LTE附着流程

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1、1,Contents,一、LTE网络结构及相关概念介绍 二、UE to Net：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求() 三、UE位置管理,2,总体网络结构,3,接入网(E-UTRAN)：仅由eNode B构成,eNB功能：传送用户数据和相应的用户平面控制帧，无线接入承载控制、操作维护等功能,4,核心网(EPC)主要逻辑网络实体,MME：是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能 S-GW：主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点； (1UE1SGW) PDN-GW：EP

2、S锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链路的锚点，负责管理数据路由，管理接入间的移动，还负责DHCP、策略执行、计费等功能 HSS(归属用户服务器)：核心网主要数据库，包括用户相关信息 HLR(归属位置寄存器) ：是HSS的一部分 PCRF(策略和计费规则功能) ：业务流检测、策略实施、基于流付费的功能实体,5,概念介绍(1)：终端状态,电路交换：两种真正有用的状态(“连接”和“非连接”) 分组交换：增加了中间状态，在会话建立但是在一段时间没有激活的阶段，中间状态将允许网络以更有效的方式管理资源。电路交换则不能提供，因为电路交换中“连接”就意味着具有以一定的速率和时延来保证服

3、务质量的能力 为实现上述目的，标准中引入两个终端状态机,6,2G-GPRS中的终端状态,7,3G-UMTS中的终端状态,8,EPS中的终端状态：DETACHED、IDLE、ACTIVE,LTE-DETACHED：UE开机但没有向网络注册，可能因为没注册或无适合可用的网络下注册失败 LTE-IDLE：UE已注册到网络，但未激活，处于低功耗模式下。分组核心域已经了解到UE的位置，如有服务建立，UE能在非常短时间内切换到ACTIVE模式，继续先前激活的数据会话。 LTE-ACTIVE：UE和网络实际交换数据和信令的惟一一个激活状态,9,2G、3G和LTE网络终端状态的联系与区别,2G-GPRS的ID

4、LE、READY、STANDBY，与LTE-DETACHED、IDLE、ACTIVE的功能相同，状态之间的迁移也相似。 惟一区别：LTE仅有一种状态机惟一使用分组核心网络域中来支持所有的业务。2G/3G系统的MM层实际支持两种状态机，分别用于CS和PS域。 3G-UMTS的状态机制，在UE使用共享信道时，可以使用为用户优化资源管理，但结构复杂，设计、实现和运营增加了复杂度。,10,概念介绍(2)：承载服务的架构,承载服务：主要是给提供控制信令、用户平面传输和QoS管理等各个方面的功能 提供功能如下：IP端到端业务流的QoS聚合IP头压缩UE加密对高优先级的分组进行优先处理向UE提供可接受的Qo

5、S信息,11,概念介绍(3)：EPS承载,EPS承载：是汇聚UE与PDN-GW间的一个或多个业务数据流(Service Data Flow，SDF)的逻辑聚合，包括s5、s1、无线承载 EPS默认承载： UE连接分组数据网络时建立的。默认承载可简单地理解为一种提供尽力而为IP连接的承载。 EPS专用承载：对某些特定业务所使用的SAE承载,12,Contents,一、LTE网络结构及相关概念介绍 二、UE to Net：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话) 三、UE位置管理,13,网络接入过程(1)：信息广播,广播作用：使UE了解当前存在哪些网络、哪些可用技术、运营商、信道

6、和参数连接网络等信息 E-UTRAN广播信道类型：广播信道BCH、下行链路共享信道DL-SCH BCH：传输关键信息，采用固定调度和传输方式进行广播，每40ms刷新一次。该信道所广播的信息称为MIB(主信息块)，包括以下关键参数(下行系统带宽天线数参考信号发射功率) DL-SCH：传输其它一些关键度略低的信息，广播周期较灵活。该信道所广播的信息包含在调度单元(SU)结构中，SU由一个或多个系统信息块(SIB)组成，第一个SU称为SU-1(每80ms广播一次)，SU-1包括以下关键参数(当前小区识别码跟踪区域码小区所属网络识别码小区禁用状态其它)。,14,系统信息广播的消息流,15,网络接入过程

7、(2)：小区选择,小区选择：UE选合适的小区进行驻留以便执行网络注册 选择参考标准考虑以下4类信息： 运营商。 技术。 无线标准。 小区状态。运营商可以灵活改变一个小区的状态，来允许或禁止用户选择或重新选择一些小区。正常情况下，对于处于服务中的小区，小区状态被设置为“非禁用”和“非预留”。而“禁用”状态指UE在紧急情况下也不能选择该小区。“为运营商预留”状态意味着该小区为运营商保留，只有专门类型的用户(运营商)才可以对小区进行选择,16,网络接入过程(3)：初始接入,为了注册到网络，UE需经过初始接入过程。该过程利用随机接入技术，使UE能与网络建立一个RRC连接。 E-UTRAN定义两类取随机

8、接入远程：基于竞争的随机接入基于非竞争的随机接入,17,网络接入过程(4)：附着Attach,概念：UE进行实际业务前的在网络中注册过程，是一个必要的过程，用户只有在附着成功后才可以接收来自网络的服务。急紧呼叫则不需要附着过程，急紧呼叫在实际应用中不被认为是一种服务。 附着过程始终由UE发起， UE开机时触发当UE完全离开网络覆盖一段时间，则需重新附着 附着过程，将完成的工作：用户与网络相互鉴权，UE与MME建立MM上下文MME为UE建立默认承载UE获得网络侧分配的IP地址用户位置登记临时身份标识(S-TMSI)的分配(避免在网络上传输IMSI，防止攻击者跟踪用户的位置及活动状况),18,19

9、,20,网络接入过程(4)：去附着Detach,当UE不需要或不能够继续附着在EPS网络时，将发起去附着 两种类型： 显式，网络或UE明确地请求去附着，并互相用信令通知对方，如：用户关机、运营商将用户从网络中移除 隐式，当UE与网络失去通信一段时间后，每一方都隐式认为不在处于激活状态，其目的是在UE从覆盖网络中消失或无法执行显式注销，避免网络为用户保持上下文和资源。网络侧发起的去附着可由MME发起(指UE与网络长时间没有交互)或HSS发起(用户复签约信息、计费信息等方面的原因)。,21,22,网络接入过程(5)： 服务请求Service Request,UE发起的服务请求：请求网络提供无线承载

10、，它对应于开始数据会话或激活新业务。UE从IDLE状态转换到ACTIVE状态。,23,网络接入过程(5)： 服务请求,网络发起的服务请求：激活专用承载，UE处在ACTIVE状态时的业务激活。,24,Contents,一、LTE网络结构及相关概念介绍 二、UE to Net：系统广播小区选择初始接入附着(去附着)服务请求(通信会话) 三、UE位置管理,25,位置管理(1)：IDLE移动性-小区重选原则,小区重选原因：UE的移动性，以及无线环境的波动性（信号强度和干扰水平的变化），重选为了保证UE驻留在最佳小区中 原则：小区选择标准由每个UE所采用的无线测量结果和网络所提供的参数以及部分系统信息进

11、行评估,26,位置管理(1)：终端位置管理,2G和3G位置区域的相关概念： 小区cell：提供最准确的的位置信息 位置区Location Area (LA)：CS核心网域MSC/VLR支持的区域类型 路由区Routing Area：PS核心网域，与LA对等，LA可包含多个RA URA (UTRAN Registration Area)：管理UTRAN终端位置，与核心网LA和RA无关，URA由接入网管理,27,终端位置管理:LTE的终端位置管理,跟踪区域Tracking Area (TA)：定义为一组连续的小区，每个TA都有自己唯一的识别码TAI (Tracking Area Identity)

12、，而且跟踪区域不能相互重叠（小区是可以有重叠区域的） TAI是广播信息的一部分，当网络需要邀请UE加入时，会在所属的TA中的小区发送寻呼消息 LTE_IDLE时网络对UE位置的知识精度为TA TA的规划是一个常见的网络工程问题，是网络信令负荷和无线寻呼负荷的折中：如果TA太小，UE移动会带来大量的TA更新过程和很高的信令开销如果TA太大，则TA中的所有小区都必须处理较高的寻呼信道业务量负荷。 UE发送TA信令的3种情况：UE初始注册UE在网络中移动改变了TA周期性更新UE所在的当前TA，目的是如果UE离开覆盖区，核心网就不会为该UE保持EPS承载,28,终端位置管理,多TA注册 UE注册到多个

13、TA中，为了优化网络和IDLE模式UE间的信令交换负荷，有助于降低位于跟踪区边缘的UE进行TA更新的次数,29,跟踪区域更新TAU (Tracking Area Update),TAU：由于UE的移动，UE改变MME和S-GW节点 适用范围：EPS和EPS网络间的移动、EPS和2G/3G网络间的移 执行的操作： 承载路径更新。默认承载需要更新，可能会需要在UE和新S-GW创建新的承载 从旧MME到新MME的用户上下文的传递。允许新MME从旧MME获取用户的上下文信息，上下文的信息刽包括用户IMSI和用户数据等 HSS数据库更新。新MME的身份标识和IP的更新,30,TAU实例,31,网络实体间

14、交换-消息流,32,位置管理(2)： ACTIVE模式下UE的移动性(切换),可能产生切换的原因： 干扰增加和UE的移动导致无线环境恶化，如果无法及时切换到合适的小区可能产生掉话 负载均衡 UE所使用或语境的业务需要 网络共享，运营商间的网络可以让漫游用户使用 切换过程完全由网络控制 切换以及目标小区和技术的选择，由当前eNB根据eNB和UE的测量结果来决定 切换遵循的原则：先建后断分组数据转发,33,切换,代表性的切换过程： 有X2支持的E-UTRAN内的移动 无X2支持的E-UTRAN内的移动 EPC节点重定位的E-UTRAN内的移动 2G/3G分组网和E-UTRAN间的移动 2G电路交换网和E-UTRAN间的话音呼叫连续性 切换过程消息交互流程，总体上包括两部分： 准备阶段，指切换判决和目标小区资源的预留 执行阶段，与目标节点的同步和原有服务节点资源的释放,34,有X2支持的E-UTRAN内的移动,35,36,37,EPC节点重定位的E-UTRAN内的移动,38,2G/3G分组网和E-UTRAN间的移动,