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1、研究院无线所2010年12月LTE信令流程信令流程主要内容主要内容基本概念网络架构协议栈结构接口功能无线网系统消息UE的工作模式与状态无线承载的分类UE标识无线网基本信令流程随机接入寻呼RRC连接建立、重配、重建立、释放测量端到端业务建立/释放相关流程Attach流程Detach流程Service Request过程专用承载建立流程专用承载修改流程专用承载释放流程移动性管理TAU切换小区重选附录E-UTRAN网络结构网络结构LTE主要主要3GPP规范见附录规范见附录基基 本本 概概 念念网络架构网络架构LTE网络架构网络架构网络实体网络实体整个TD-LTE系统由3部分组成：核心网（EPC,Ev
2、olved Packet Core）接入网（eNodeB）用户设备（UE）EPC分为三部分：MME(Mobility Management Entity,负责信令处理部分）S-GW(Serving Gateway,负责本地网络用户数据处理部分）P-GW(PDN Gateway，负责用户数据包与其他网络的处理)接入网（也称E-UTRAN）由eNodeB构成网络接口S1接口：eNodeB与EPCX2接口：eNodeB之间Uu接口：eNodeB与UENOTE:和UMTS相比，由于NodeB 和 RNC 融合为网元eNodeB,所以TD-LTE少了Iub接口。X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于I
3、u接口基基 本本 概概 念念网络架构网络架构LTE网络实体网络实体EPC与与E-UTRAN功能划分功能划分基基 本本 概概 念念网络架构网络架构EPCEUTRANEPC与与E-UTRAN功能简述功能简述eNB功能：无线资源管理相关的功能，包括无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上/下行动态资源分配/调度等；IP头压缩与用户数据流加密；UE附着时的MME选择；提供到S-GW的用户面数据的路由；寻呼消息的调度与传输；系统广播信息的调度与传输；测量与测量报告的配臵。MME功能：寻呼消息分发，MME负责将寻呼消息按照一定的原则分发到相关的eNB；安全控制；空闲状态的移动性管理；EPC承载控制；非接
4、入层信令的加密与完整性保护。服务网关功能：终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包；支持由于UE移动性产生的用户平面切换。PDN网关功能：逐用户数据包的过滤和检查用户IP分配基基 本本 概概 念念网络架构网络架构功能概述功能概述网元间控制面整体协议栈网元间控制面整体协议栈没有RNC，空中接口的控制平面（RRC）功能由eNB进行管理和控制基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构控制面协议栈控制面协议栈 SCTP L2 L1 IP L2 L1 IP SCTP S1-MME eNodeB MME S1-AP S1-AP NAS MAC L1 RLC PDCP UE RRC MAC L1 RLC PDC
5、P RRC LTE-Uu NAS Relay 网元间用户面整体协议栈网元间用户面整体协议栈用户面和控制面协议栈均包含PHY,MAC,RLC和PDCP层，控制面向上还包含RRC层和NAS层没有了RNC，空中接口的用户平面（MAC/RLC）功能由eNB进行管理和控制基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构用户面协议栈用户面协议栈用户面协议内部的关系用户面协议内部的关系层层2协议架构（协议架构（DL）层层2协议架构（协议架构（UL）逻辑信道、传输信道和物理信道映射关系见附录逻辑信道、传输信道和物理信道映射关系见附录基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构Uu口控制面协议栈口控制面协议栈控制平面R
6、RC协议数据的加解密和完整性保护功能，在LTE中交由PDCP层完成RRC子层主要承担广播、无线接口寻呼、RRC连接管理、无线承载控制、移动性管理、UE测量上报和控制等功能仅存在一个MAC实体基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构LTE控制面控制面eNBPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCP3G中控制平面不存在PDCP协议栈，由RLC层提供无线信令承载SRBRLC层依然提供TM/UM/AM三种传输模式3G中UM/AM传输模式下的加密由RLC层实现，TM模式 下的加密由MAC层实现3G中含有多个MAC实体：MAC-b,MAC-c/sh,MAC-d
7、,MAC-hs与与3G的异同的异同Uu口用户面协议栈口用户面协议栈安全方面的功能，用户面的加密和解密功能由PDCP子层完成仅存在一个MAC实体基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构LTE用户面用户面3G中PDCP层仅用于承载PS业务，广播和多播业务由BMC层协议承载3G中用户数据的加密和解密由RLC和MAC层完成3G中含有多个MAC实体：MAC-b,MAC-c/sh,MAC-d,MAC-hsRLC层依然提供TM/UM/AM三种传输模式与与3G的异同的异同eNBPHYUEPHYMACRLCMACPDCPPDCPRLCLTE接口通用模型接口通用模型E-UTRAN接口通用协议模型接口通用协议模型
8、适用于E-UTRAN相关的所有接口，即S1和X2接口控制面和用户面相分离，无线网络层与传输网络层相分离无线网络层：实现E-UTRAN的通信功能传输网络层：采用IP传输技术对用户面和控制面数据进行传输基基 本本 概概 念念接口功能接口功能S1接口协议栈接口协议栈UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDUS1用户面主要功能为:在S1接口目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载；移动性过程中尽量减少数据的丢失；错误处理机制；MBMS支持功能；分组丢失检测机制；控制层为了可靠的传输信令消息，在IP层之上添加了SCTPS1控制面主要功能：EPC承载服务管理功能；S1 接口
9、UE上下文释放功能；ACTIVE状态下UE的移动性管理功能S1接口的寻呼；NAS信令传输功能；漫游于区域限制支持功能；NAS节点选择功能；初始上下文建立过程；基基 本本 概概 念念接口功能接口功能S1接口接口X2接口协议栈接口协议栈X2接口用户面提供eNB之间的用户数据传输功能X2-U接口协议栈与S1-U接口协议栈完全相同LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则X2接口应用层协议主要功能：支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入系统内的移动性管理功能；X2接口自身的管理功能，如错误指示、X2接口的建立与复位，更新X2接口配臵数据等；负荷管理功能。基基 本本 概概 念念接口功能接
10、口功能X2接口接口3G Iu-PS接口通用模型接口通用模型与与3G Iu-PS接口协议架构比较接口协议架构比较控制面：在Release 99中，采用7号信令系统协议承载信令；在Release 5之后的版本，控制信令直接用IP承载；用户面：Release 99 PS域，分组数据量在一个或多个AAL5永久虚电路上复用；在Release 5之后，直接采用IP传输，与LTE架构相同；基基 本本 概概 念念接口功能接口功能系统消息（系统消息（36.331）系统消息的组成MasterInformationBlock(MIB)多个SystemInformationBlocks(SIBs)MIB承载于BCCH
11、 BCH P-BCH上包括有限个用以读取其他小区信息的最重要、最常用的传输参数（系统带宽，系统帧号，PHICH配臵信息）时域：紧邻同步信道，以10ms为周期重传4次频域：位于系统带宽中央的72个子载波基基 本本 概概 念念无线网系统消息无线网系统消息LTE系统消息系统消息PBCH时域映射结构PBCH频域映射结构系统消息（系统消息（36.331）SIBs除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB12除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI(System Information)承载SIB1是除MIB外最重要的系统消息，固定以20ms为周期重传4次，即SIB1在每两个无线帧（20ms）的子帧
12、#5中重传（SFN mod 2=0，SFN mod 8 0）一次，如果满足SFN mod 8=0时，SIB1的内容可能改变，新传一次。SIB1和所有SI消息均传输在BCCH DL-SCH PDSCH上SIB1的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的）的PDCCH调度完成SIB1中的SchedulingInfoList携带所有SI的调度信息，接收SIB1以后，即可接收其他SI消息基基 本本 概概 念念无线网系统消息无线网系统消息LTE系统消息系统消息各系统消息作用各系统消息作用基基 本本 概概 念念无线网系统消息无线网系统消息系统消息功能说明系统消息功能说明系统消息信令流程
13、系统消息信令流程系统消息获取系统消息获取UE通过E-UTRAN广播消息获取AS和NAS系统消息此过程适用于RRC-IDLE和RRC_CONNECTED状态开机选网和小区重选时切换完成或从另一个RAT切换到E-UTRAN时重新返回覆盖区域时当系统消息改变时当出现接收ETWS指示时upon receiving a request from CDMA2000 upper layers upon exceeding the maximum validity duration(3h)E-UTRAN MasterInformationBlock UE SystemInformationBlockType1
14、 SystemInformation 基基 本本 概概 念念无线网系统消息无线网系统消息3GPP各状态间转换各状态间转换当存在当存在RRC连接时，连接时，UE处于处于RRC连接状态，否则为连接状态，否则为RRC IDLE状态状态 TS 36.331 4.2 Handover CELL_PCH URA_PCH CELL_DCH UTRA_Idle E-UTRA RRC_CONNECTED E-UTRA RRC_IDLE GSM_Idle/GPRS Packet_Idle GPRS Packet transfer mode GSM_Connected Handover Reselection Re
15、selection Reselection Connection establishment/release Connection establishment/release Connection establishment/release CCO,Reselection CCO with optional NACC CELL_FACH CCO,Reselection 基基 本本 概概 念念UE的工作模式与状态的工作模式与状态各系统状态转移图各系统状态转移图UE各状态说明各状态说明状状 态态行行 为为RRC_IDLEPLMN选择NAS配臵的DRX过程系统信息广播和寻呼邻小区测量小区重选的移动性
16、UE获取1个TA区内的唯一标识eNodeB内无终端上下文RRC_CONNECTED网络侧有UE的上下文信息网络侧知道UE所处小区网络和终端可以传输数据网络控制终端的移动性邻小区测量存在RRC连接:UE可以从网络侧收发数据监听共享信道上指示控制授权的控制信令UE可以上报信道质量给网络侧UE可以根据网络配臵进行DRX基基 本本 概概 念念UE的工作模式与状态的工作模式与状态RRC状态状态RRC信令消息简化信令消息简化Radio Bearer Setup（无线承载建立）（无线承载建立）Radio Bearer Release（无线承载释放）（无线承载释放）Radio Bearer Reconfiguration（无线承载重配臵）（无线承载重配臵）Transport Channel Reconfiguration（传输信道重配臵）（传输信道重配臵）TransportFormatCombinationControl（传输格式组合控制）（传输格式组合控制）Physical Channel Reconfiguration（物理信道重配臵）（物理信道重配臵）Measurement Control（测量
