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1、S1AP 基本信令流程1. 概述LTE的系统架构分为两部分，包括演进后的核心网EPC( MME/S-GW )和演进后的接 入网E-UTRAN。演进后的系统仅存在分组交换域。LTE接入网仅由演进后的节点B( evolved NodeB)组成，提供到UE的E-UTRA控制 面与用户面的协议终止点。eNB之间通过X2接口进行连接。LTE接入网与核心网之间通过 S1接口进行连接，S1接口支持多-多联系方式。与3G网络架构相比，接入网仅包括eNB-种逻辑节点，网络架构中节点数量减少， 网络架构更加趋于扁平化。扁平化网络架构降低了呼叫建立时延以及用户数据的传输时延， 也会降低O PEX与CAPEX。MME
2、 / S-GWMME / S-GWE-UTRAN1.1 E-UTRAN接口的通用协议模型E-UTRAN接口的通用协议模型如下图所示，适用于E-UTRAN相关的所有接口，即S1和X2接口。1.2 S1 接口S1接口是MME/S-GW网关与eNB之间的接口，S1接口与3G UMTS系统Iu接 口的不同之处在于，Iu接口连接包括3G核心网的PS域和CS域，S1接口只支持PS 域。1.2.1 S1 接口的用户平面用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，S1接口用户平面（S1-UP ）的协议 栈如下图所示。S1-UP的传输网络层基于IP传输，UDP/IP之上的GTP-U用来传输 S-GW与eNB之
3、间的用户平面PDU。业务面1.2.2 S1接口控制面S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之间，传输网络层是利用IP传输，这点 类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在IP曾之上添加了 SCTP ;应用层的信 令协议为S1-AP。S1接口控制面协议栈如下图所示：21-AP控制面2. 典型信令流程分析2.1 开机附着流程2.1.1 正常流程UE刚开机时,先进行物理下行同步，叟索测量进行小区选择，选择到一个suitable或者acceptable小区后，驻留并进行附着过程。附着流程图如下:eNBEPC1. Initial UE message（包含Attach Request、PDN con
4、nectivity reqst消 息）2.建立默认EPS承载等Initial context setup request（包含 Attach Accept、Activatedefault EPS bearer context request）UE Capability Info Indica|jo5. Initial context setup response6.UPLINK NAS TRANSPORT （包含 Attach Complete Activate default EPS bearer context ac幫庄First Uplink DataFirst Downlink Dat
5、a * 7. 更新承载（检测到Use/jxInaqtivity8. Ue context release reques（Cause）9.更新承载10.1E CONTEXT RELEASE COMMAND11- UE CONTEXT RELEASE COMPLETE说明：1）步骤12会建立S1连接，标志着NAS sig naling conn ection建立完成。2）如果消息2带了 UE Radio Capability IE，则没有4过程3）发起UE上下文释放（即811 ）的条件：- eNodeB-initiated with cause e.g. O&M Intervention, Uns
6、pecified Failure, User Inactivity, Repeated RRC signalling Integrity Check Failure, Release due to UE generated signalling connection release, etc.; or- MME-initiated with cause e.g. authentication failure, detach, etc.4）消息3说明：该消息为MME向eNB发起的初始上下文建立请求，请求eNB建 立承载资源，同时带安全上下文，可能带用户无线能力、切换限制列表等参数。UE的安全能力
7、参数是通过attach request消息带给核心网的，核心网再通过该 消息送给eNB。UE的网络能力（安全能力）信息改变的话，需要发起TAU。eNB2.1.2 异常流程case1 （核心网拒绝）EPC（包含 Attach ReSt消息）1. Initial UE messagequest、PDN connectivity reque2. MME或者S-GW拒绝OWNLINK NAS TRANSPORT3. D（包含 Attach Reject、可能有 PDN connectivity reject 消息）4. UECONTEXT RELEASE COMMAND5. UE CONTEXT RE
8、LEASE COMPLETE2.1.3 异常流程 case2（RRC 重配消息丢失或者没收到 RRC 重配完成消息或者 eNB 内部配置 UE 的安全参数等失败）eNBEPC1. Initial UE message(包含Attach Request、PDN connectivity request消息）Activate 2.建立默认EPS承载等J.Initial context setup request (包含 Attach Accept、 default EPS bearer context request)定时器超时:UE Capability Info Indication5. In
9、itial context setup failure6. UE CONTEXT RELEASE REQUESTG更新承载）8. UE CONTEXT RELEASE COMMAND9. UE CONTEXT RELEASE COMPLETE2.2 UE 发起的 service request 流程2.2.1 正常流程UE在IDLE模式下，需要发送业务数据时，发起service request过程，流程图如下：eNBEPC1. Initial UE message(包含 Service Request 消息)2. Sl-AP: Initial Context Setup Request3. U
10、E Capability Info Indicatior.4. SI-AP: Initial Context Setup ResponseFirst Uplink Data更新承载First Downlink Data检测到UserInactivity5.UE Context Release Request(Cause)更新承载.6.UE Context Release Command7. UE Context Release Complet222 异常流程easel （核心网拒绝）2.2.3 异常流程 case2（RRC 重配消息丢失或者 eNB 内部配置 UE 的安全参数失败或者没有建立起
11、来一个非 GBR 承载）同2.1.32.2.4 异常流程 case3（eNB 建立专用承载失败）如果eNB建立专用承载失败，则回复给核心网In itial con text setup respo nse,带失 败列表，告知核心网专用承载建立失败，核心网会本地去激活该专用承载。流程图同2.2.1 正常流程。2.2.5 异常流程 case4（eNB 建立默认承载失败）1. Initial UE message（包含 Service Request 消息）2.Initial Context Setup Request3. UE Capability Info Indication4.Initial
12、 Context Setup Respon（带 E-RAB Failed 列表）f、核心网发现默认承载建立失败，本地、detach 该 UE/5. UE Context Release Comman6. UE Context Release Complete2.3 网络发起的 paging 流程2.3.1 S_TMSI 寻呼UE在IDLE模式下，当网络需要给该UE发送数据（业务或者信令）时，发起寻呼过程，流程图如下：eNBEPC1. NAS: Paging （S_TMSI）同UE发起的service request过程142.3.2 IMSI 寻呼当网络发生错误需要恢复时（例如S-TMSI不可
13、用），可发起IMSI寻呼，UE收到后 执行本地detach，然后再开始attach。eNBEPC1. NAS: Paging (IMSI)7同UE发起的attach request过程162.4 TAU流程去附当UE进入一个小区，该小区所属TAI不在UE保存的TAI list内时，UE发起正常 TAU流程，分为IDLE和CONNECTED （即切换时）下。如果TAU accept分配了一个新 的GUTI，则UE需要回复TAU complete，否则不用回复。2.4.1 正常流程 case1（IDLE 下发起的）IDLE下如果有上行数据或者上行信令（与TAU无关的发送UE可以在TAU reque
14、st 消息中设置an active标识，来请求建立用户面资源，并且TAU完成后保持NAS信令连 接。如果没有设置active标识，则TAU完成后释放NAS信令连接。IDLE下发起的不设置active标识的正常TAU流程图如下：1. Initial UE message（包含 TAU request）3. S1-AP: Initial Context Setup Request测（包含 TAU Accept）4. UE Capability Info Indication5. SI-AP: Initial Context Setup Res6. UPLINK NAS TRANSPORT（包含TAU Complete）ponseFirst Uplink DataFirst Downlink Data 7-更新承载说明：1）如果TAU accept未分配一个新的GUTI，则无过程6 ;2.4.2 正常流程 case2（CONNECTED 下发起的）2. MME间更新UE
