文档介绍：该【TDDLTE信令流程 】是由【wawa】上传分享，文档一共【24】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【TDDLTE信令流程 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:.
TDD-LTE基本信令流程
指导书:.
TDD-LTE基本信令流程指导书网
版本日期作者审核修改记录
2009-09-初版
14
:.
目录
1概述
2TDD-LTE网络结构概述
EPC与E-UTRAN功能划分
E-UTRAN接口的通用协议模型
S1接口
S1接口的用户平面
S1接口控制面
X2接口
X2接口用户平面
X2接口控制平面
3典型信令流程分析
开机附着流程
UE发起的servicerequest流程
网络发起的paging流程
关机去附着
切换流程
空口RRC信令:.
1
概述
对信令的理解和熟悉有助于在网络规划和优化过程中定位问题,因此是网
络优化的必备能力。通常遇到问题,我们需要结合网络侧(后台信令跟踪)
和终端侧两边的信令,共同分析。
本文首先介绍了LTE网络架构及各个接口;接着详细描述了TDD-LTE的空
口的信令流程,希望对读者学****LTE有所帮助。:.
2
TDD-LTE网络结构概述
LTE的系统架构分成两部分,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(evolvedNodeB)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,并且在需
要通信的两个不同eNB之间总是会存在X2接口。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一种逻辑节点,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OPEX(运营成本)与CAPEX(有关
的网络设备、计算机、仪器等一次性支出的项目)。
由于eNB与MME/S-GW之间具有灵活的连接(S1-flex),UE在移动过程中
仍然可以驻留在相同的MME/S-GW上,有助于减少接口信令交互数量以及
MME/S-GW的处理负荷。当MME/S-GW与eNB之间的连接路径相当长或进行
新的资源分配时,与UE连接的MME/S-GW也可能会改变。
-UTRAN功能划分
与3G系统相比,由于重新定义了系统网络架构,核心网和接入网之间的
功能划分也随之有所变化,需要重新明确以适应新的架构和LTE的系统需
eNB
求。针对LTE的系统架构,网络功能划分如下图:
InterCellRRM
RBControl
eNB功能:
ConnectionMobilityCont.
RadioAdmissionControl
eNBMeasurementMME
Configuration&Provision
NASSecurity
DynamicResource
Allocation(Scheduler)
IdleStateMobility
RRCHandling:.
1)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;
2)IP头压缩与用户数据流加密;
3)UE附着时的MME选择;
4)提供到S-GW的用户面数据的路由;
5)寻呼消息的调度与传输;
6)系统广播信息的调度与传输;
7)测量与测量报告的配置。
MME功能:
1)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;
2)安全控制;
3)空闲状态的移动性管理;
4)SAE承载控制;
5)非接入层信令的加密与完整性保护。
服务网关功能:
1)终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包;
2)支持由于UE移动性产生的用户平面切换。
-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。E-UTRAN接口的通用协议模型继承了UTRAN接口的
定义原则,即控制面和用户面相分离,无线网络层与传输网络层相分离。:.
继续保持控制平面与用户平面、无线网络层与传输网络层技术的独立演
进,同时减少了LTE系统接口标准化工作的代价。
S1接口是MME/S-GW网关与eNB之间的接口,S1接口与3GUMTS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。
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之间的用户平面PDU。
GTP-U协议具备以下特点:
1)GTP-U协议既可以基于IPv4/UDP传输,也可以基于IPv6/UDP传输;
2)隧道端点之间的数据通过IP地址和UDP端口号进行路由;
3)UDP头与使用的IP版本无关,两者独立。
S1用户面无线网络层协议功能:
1)在S1接口目标节点中指示数据分组所属的SAE接入承载;
2)移动性过程中尽量减少数据的丢失;
3)错误处理机制;
4)MBMS支持功能;
5)分组丢失检测机制;:.
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:
S1控制面功能:
1)SAE承载服务管理功能(包括SAE承载建立、修改和释放);
2)S1接口UE上下文释放功能;
3)LTE_ACTIVE状态下UE的移动性管理功能(包括Intra-LTE切换和
Inter-3GPP-RAT切换);
4)S1接口的寻呼;
5)NAS信令传输功能;
6)S1接口管理功能(包括复位、错误指示以及过载指示等);
7)网络共享功能;
8)漫游于区域限制支持功能;
9)NAS节点选择功能;
10)初始上下文建立过程;
11)S1接口的无线网络层不提供流量控制和拥塞控制功能。
X2接口是eNB与eNB之间的接口。X2接口的定义采用了与S1接口一致的
原则,体现在X2接口的用户平面协议结构与控制平面协议结构均与S1接
口类似。:.
X2接口用户平面提供eNB之间的用户数据传输功能。X2-UP的协议栈结构
如下图所示,X2-UP的传输网络层基于IP传输,UDP/IP协议之上采用GTP-U
来传输eNB之间的用户面PDU。
X2接口控制平面协议栈如下图所示,LTE系统X2接口的定义采用了与S1
接口一致的原则,其传输网络层控制平面IP层的上面也采用了SCTP,为
信令提供可靠的传输。应用层信令协议表示为X2-AP。
X2接口应用层协议功能:
1)支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入系统内的移动性管理功能;
2)X2接口自身的管理功能,如错误指示等;
3)上行负荷管理功能。:.
3
典型信令流程分析
小区搜索过程是UE和小区取得时间和频率同步,并检测小区ID的过程。
E-UTRA系统的小区搜索过程与UTRA系统的主要区别是她能够支持不同的
系统带宽(~20MHZ)。小区搜索通过若干下行信道实现,包括同步信道
(SCH)、广播信道(BCH)和下行参考信号(RS)。SCH又分成主同步信
道(PSCH)和辅同步信道(SSCH),BCH又分成主广播信道(PBCH)和动
态广播信道(DBCH)。除PBCH是以正式“信道”出现的;PSCH和SSCH是
纯粹的L1信道,不用来传送L2/L3控制信令,而只用于同步和小区搜索
过程;DBCH最终承载在下行共享传输信道(DL-SCH),没有独立的信道。
下图为小区搜索流程::.
检测PSCH(用于获得
5ms时钟,并获得小区
检测SSCH(用于获
得无线帧时钟、小区
检测下行参考信号
(用于获得BCH天
读取BCH(用于获得
其它小区信息)
随机接入分为基于冲突的随机接入和基于非冲突的随机接入两个流程。其
区别为针对两种流程其选择随机接入前缀的方式。前者为UE从基于冲突
的随机接入前缀中依照一定算法随机选择一个随机前缀;后者是基站侧通
过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀。具体流程如下:
基于冲突的随机接入:
1)UE在RACH上发送随机接入前缀;
2)ENb的MAC层产生随机接入响应,并在DL-SCH上发送;
3)UE的RRC层产生RRCConnectionRequest并在映射到UL–SCH上的CCCH
逻辑信道上发送;:.
4)RRCContentionResolution由ENb的RRC层产生,并在映射到DL–SCH
上的CCCHorDCCH(FFS)逻辑信道上发送。
基于非冲突的随机接入
1)ENb通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀(non-contention
RandomAccessPreamble),这个前缀不在BCH上广播的集合中。
2)UE在RACH上发送指派的随机接入前缀。
3)ENb的MAC层产生随机接入响应,并在DL-SCH上发送。
UE刚开机时,先进行物理下行同步,搜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:
说明:
1)步骤1~5会建立RRC连接,步骤6、9会建立S1连接,完成这些过程即
标志着NASsignallingconnection建立完成,见。
2)消息7的说明:UE刚开机第一次attach,使用的IMSI,无Identity过程;
后续,如果有有效的GUTI,使用GUTIattach,核心网才会发起Identity
过程(为上下行直传消息)。
3)消息10~12的说明:如果消息9带了UERadioCapabilityIE,则eNB不
会发送UECapabilityEnquiry消息给UE,即没有10~12过程;否则会发送,:.
UE上报无线能力信息后,eNB再发UECapabilityInfoIndication,给
核心网上报UE的无线能力信息。
为了减少空口开销,在IDLE下MME会保存UERadioCapability信息,
在INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息会带给eNB,除非UE在执行attach
或者"firstTAUfollowingGERAN/UTRANAttach"or"UEradio
capabilityupdate"TAU过程(也就是这些过程MME不会带UERadio
Capability信息给eNB,并会把本地保存的UERadioCapability信息删
除,eNB会问UE要能力信息,并报给MME。注:"UEradiocapabilityupdate"
TAUisonlysupportedforchangesofGERANandUTRANradio
capabilitiesinECM-IDLE.)。
在CONNECTED下,eNB会一直保存UERadioCapability信息。
UE的E_UTRAN无线能力信息如果发生改变,需要先detach,再attach。
4)发起UE上下文释放(即21~25)的条件:
-eNodeB-&MIntervention,Unspecified
Failure,UserInactivity,RepeatedRRCsignallingIntegrityCheck
Failure,ReleaseduetoUEgeneratedsignallingconnectionrelease,
etc.;or
-MME-,detach,etc.
5)eNB收到msg3以后,DCM给USM配置SRB1,配置完后发送msg4给UE;eNB
在发送RRCConnectionReconfiguration前,DCM先给USM配置DRB/SRB2
等信息,配置完后发送RRCConnectionReconfiguration给UE,收到:.
RRCConnectionReconfigurationComplete后,控制面再通知用户面资源可
用。
6)消息13~15的说明:eNB发送完消息13,并不需要等收到消息14,就直接
发送消息15。
7)如果发起IMSIattach时,UE的IMSI与另外一个UE的IMSI重复,并且
其他UE已经attach,则核心网会释放先前的UE。如果IMSI中的MNC与
核心网配置的不一致,则核心网会回复attachreject。
8)消息9的说明: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的安全能力参数是通过attachrequest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。
1)如果是ESM过程导致的拒绝(比如默认承载建立失败),才会带PDN
CONNECTIVITYREJECT消息;EMM层拒绝,只有ATTACHREJECT消息。
2)常见的拒绝原因有:IMSI中的MNC与核心网配置的不一致。:.
全参数等失败
UE在IDLE模式下,需要发送业务数据时,发起servicerequest过程,
流程图如下:
。
,区别在于servicerequest过程失败没有重发。
一个非GBR承载
,区别在于servicerequest过程失败没有重发。
当attach成功,建立一个专用承载后,如果RRC连接释放进入了IDLE,
下次UE发起数据时会发起servicerequest,该过程会为默认承载和专用
承载建立对应的DRB等参数。如果eNB建立专用承载失败,则回复给核心
网Initialcontextsetupresponse,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;同时
RRCConnectionReconfiguration消息也不会带该专用承载的DRB,UE收到
后发现该专用承载对应的DRB没有建立起来,也会本地去激活该承载,这
样UE和核心网承载保持一致。
。
场景同上,当建立的这个专用承载也为非GBR承载时,eNB可能会成功建
立该专用承载,而失败建立默认非GBR承载,这样回复给核心网Initial
contextsetupresponse,带失败列表,核心网发现默认承载建立失败时,
会本地detach该UE;同时RRCConnectionReconfiguration消息也不会带
该默认承载的DRB,UE收到后发现默认承载对应的DRB没有建立起来,也
会本地去激活该默认承载,以及关联的专用承载,从而本地detach(只有
一个默认承载时),这样UE和核心网承载保持一致。
流程图如下:
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::.
当网络发生错误需要恢复时(例如S-TMSI不可用),可发起IMSI寻呼,
UE收到后执行本地detach,然后再开始attach。
当UE进入一个小区,该小区所属TAI不在UE保存的TAIlist内时,UE
发起正常TAU流程,分为IDLE和CONNECTED(即切换时)下。如果TAUaccept
分配了一个新的GUTI,则UE需要回复TAUcomplete,否则不用回复。
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TAUrequest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下发起的也可以带EPSbearercontextstatusIE,如果UE带该IE,
MME回复消息也带该IE,双方EPS承载通过这个IE保持同步。
IDLE下发起的不设置"active"标识的正常TAU流程图如下::.
UEeNBEPC
connected下当UE
进入的TAI不在
保存的TAIlist内
(包含TAUrequest消息)
(包含TAUrequest消息)
UE上下文等
(包含TAUAccept消息)
(包含TAUAccept消息)
(包含TAUComplete消息)
(包含TAUComplete消息)
说明:
1)如果TAUaccept未分配一个新的GUTI,则无过程6、7;
2)切换下发起的TAU,完成后不会释放NAS信令连接;
3)CONNECTED下发起的TAU,不能带"active"标识。
。:.
UE关机时,需要发起去附着流程,来通知网络释放其保存的该UE的所有
资源,流程图如下:
UEeNBEPC
用户关机,发起
去附着
如果在IDLE下,先发起随机接入和
RRC连接建立过程
:DetachRequest(Switchoff)
本地清空所有EPS本地清空该UE的所有
承载和RB资源EPS承载和TEID资源
说明:
1)IDLE和CONNECTED下发起的区别同上面TAU的区别;
2)如果是非关机去附着,则会收到MME的DetachAccept响应消息和eNB的
RRCConnectionRelease消息。:.
当UE在CONNECTED模式下时,eNodeB可以根据UE上报的测量信息来判决
是否需要执行切换,如果需要切换,则发送切换命令给UE,UE不区分切
换是否改变了eNodeB。非竞争切换流程图如下:
专用承载建立可以由UE或者MME主动发起,eNB不能主动发起,并且只能
在connected下发起该流程。
说明:
1)如果是MME主动发起的承载建立流程,则无步骤1、2;
2)UE发起的承载建立流程,核心网可以回复承载建立、修改流程;
3)可以同时建立多个专用承载,但目前还不支持。
如果拒绝原因值是"unknownEPSbearercontext",UE会本地去激活存在
的默认承载。:.
(核心网主动发起的建立)
如果eNB建立失败,会回复E-RABSETUPRESPONSE,带失败建立的承载列
表,并带原因值,核心网应该根据原因值处理(目前eNB的实现是:如
果eNB本地建立失败,即还没有给UE发送RRC重配消息,这时eNB会发
送NASNONDELIVERYINDICATION给MME)。但目前核心网没有查看原因
值,都给UE下发了DeactivateEPSbearercontextrequest消息(与
协议不符),UE查找不到该承载,也回复DeactivateEPSbearercontext
accept。
,回复失败
eNB未收到RRC重配完成消息时,会给核心网发UE上下文释放请求消息。
如果是UE的NAS层拒绝,则核心网收到后会给eNB发送E-RAB释放消息,
来释放刚刚建立的S1承载,此时不带NASPDU。eNB收到消息后,发RRC
重配给UE来释放刚建立的DRB参数。
说明:如果核心网没有收到UE回复的NAS消息,会重发请求消息,重发4
次后,如果还没收到应答则放弃。
专用承载修改可以由UE、MME主动发起,不能由eNB主动发起,只能在
connected下发起该流程。流程图如下::.
说明:
1)MME主动发起的承载建立/修改/释放无步骤1、2;
2)eNB主动发起的释放,无步骤1,步骤2改为发送E-RABRELEASE
INDICATION消息给MME;
3)UE发起的承载修改流程,核心网可以回复承载建立、修改、释放流程。
,只修改TFT
说明:
不修改QoS,只修改TFT参数时,为上下行直传消息,与eNB无关。:.
UEeNBEPC
connected下修改一
个专用EPS承载
(包含Bearerresourcemodificationrequest)
(包含Bearerresourcemodificationrequest)
求,被拒绝
(包含Bearerresourcemodificationreject)
(包含Bearerresourcemodificationreject)
如果拒
绝原因值是"unknownEPSbearercontext",UE会本地去激活存在的专用
承载。
eNB回复失败区分为:
eNB本地失败,没有给UE发送RRC重配消息;
eNB未收到RRC重配完成消息,回复失败。
。
。:.
。
专用承载释放可以由eNB、MME主动发起,只能在connected下发起该流
程。
流程图如下:
开机attach、建立专用承载、释放专用承载、释放RRC连接的空口RRC信
令见上图(与EPC的信令没画出)。其中,1~4是RA过程(UE底层收
到Msg4以后,通过带的UEContentionResolutionIdentityMACcontrol
element与Msg3码流匹配,如果一样,则认为RA过程成功,把Msg4送给
RRC层);1~5是RRC连接建立过程(收到消息4以后,RRC从IDLE转为
CONNECTED模式);5~7是attach过程(attach过程完成后,UE成功注
册到网络,网络有该UE信息,UE获得GUTI、TAIlist,并且默认EPS承
载建立成功);8~10是专用EPS承载建立过程(如果默认EPS承载的QoS
不能满足业务需求,UE可以发起专用承载建立过程);11~13是EPS承
载释放过程(用来释放某一个专用EPS承载,或者UE对应的一个PDN下
的所有EPS承载);14是RRC连接释放过程(UE收到该消息后从