3.lte信令流程解析.pdf

LTE空口协议及信令流程解析空口协议及信令流程解析 课程内容 LTE空口协议介绍空口协议介绍 开机附着/去附着 UE发起Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程 LTE系统架构  eNode B间的接口间的接口 MME / S-GW MME / S-GW X2 S1  Mobility Management  Serving Gateway  MME/SGW 与与 eNode B的接的接 口口 EPC E-UTRAN EPS eNode B X2 X2 eNode B eNode B Uu UE  Evolved Packet System – EPS  Evolved Packet Core – EPC LTE/SAE系统结构演进 SGi S4 S3 S1-MME PCRF S7 S6a HSS S10 UE GERAN UTRAN SGSN LTE-Uu E-UTRAN MME S11 S5 Serving Gateway PDN Gateway S1-U Operator's IP Services (e.g. IMS, PSS etc.) Rx+  网络结构扁平化  E-UTRAN只有一种  网元—E-Node B  全IP  媒体面控制面分离  与传统网络互通 LTE网元功能 MME Serving GW PDN GW E-Node B  NAS信令以及安全 性功能  3GPP接入网络移 动性导致的CN节点间 信令  空闲模式下UE跟踪 和可达性  漫游  鉴权  承载管理功能（包 括专用承载的建立）  支持UE的移动性切 换用户面数据的功能  E-UTRAN空闲模式 下行分组数据缓存和 寻呼支持 数据包路由和转发 上下行传输层数据包 标记 基于用户的包过滤 合法监听 IP地址分配 上下行传输层数据 包标记 DHCPv4和DHCPv6 （client、relay、 server） 具有现3GPP Node B 全部和RNC大部分功 能，包括： 物理层功能 MAC、RLC、 PDCP功能 RRC功能 资源调度和无线资 源管理 无线接入控制 移动性管理 LTE协议结构 信令流 数据流 E-Node B PHY UE PHY MAC RLC MAC MME RLC NAS NAS RRC RRC PDCP PDCP APP UDP GTPU IP S 1 AP SCTP SGW IP UDP GTPU IP SCTP S 1 AP X 2 AP 控制面协议架构 eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC MME RLC NASNAS RRCRRC PDCPPDCP UE eNode-B MME 控制面协议架构 eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC MME RLC NASNAS RRCRRC PDCPPDCP UE eNode-B MME RRC 子层执行的功能: 广播  寻呼  链接管理  无线承载控制  移动性 UE测量上报和控制 PDCP 子层执行的功能:  加密和完整性保护 NAS 子层执行的功能:  认证、鉴权  安全控制  Idle 模式移动性处理  Idle 模式寻呼发起 用户面协议架构 UE eNode-B MME eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC PDCPPDCP RLC SAE Gateway 用户面协议架构 UE eNode-B MME eNB PHY UE PHY MAC RLC MAC PDCPPDCP RLC SAE Gateway RLC 子层执行的功能:  PDU传输 ARQ  包的组合和拆分 PDCP 子层执行的功能:  头压缩  加密 MAC 子层执行的功能:  调度  HARQ  逻辑信道优先级处理  PDU组包和解复用 物理层(L1)执行的功能：  无线接入 功率控制  MIMO EPS承载业务架构 P-GWS-GWPeer Entity UEeNB EPS Bearer Radio BearerS1 Bearer End-to-end Service External Bearer RadioS5/S8 Internet S1 E-UTRANEPC Gi E-RABS5/S8 Bearer 承载概念 GBR/ Non-GBR 承载：在承载建立或修改过程中通过例如eNode B接纳 控制等功能永久分配专用网络资源给某个保证比特速率（Guaranteed Bit Rate，GBR）的承载，可以确保该承载的比特速率。

否则不能保证 承载的速率不变则是一个 Non-GBR 承载 默认承载（Default Bearer）：一种满足默认QOS的数据和信令的用户 承载，提供尽力而为的IP连接默认承载为Non-GBR 承载默认承载 为UE接入网络时首先建立的承载，该承载在整个PDN连接周期都会存 在，为UE提供到PDN的“永远”的IP连接 专用承载：对某些特定业务所使用的SAE承载一般情况下专用承载的 QOS比默认承载高，专用承载可以是GBR或Non-GBR 承载 连接概念 Uu空口(X1)：UE与eNode B之间的空中接口 S1接口： eNode 与EPC之间的接口 UE-associated logical S1-connection：UE相关S1逻辑连接， 对于某个UE-associated logical S1-connection在MME侧用 MME UE S1AP ID 标识，在 eNB侧用eNB UE S1AP ID 标 识，此连接可能在S1 UE context 建立之前存在 NAS signalling connection：NAS信令连接，是UE与MME 之间端到端的连接，NAS信令连接包括“LTE-Uu”空口的 RRC连接和S1口的S1 AP连接。

课程内容 LTE空口协议介绍 开机附着开机附着/去附着去附着 UE发起Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程 系统消息（36.331） 系统消息的组成 MasterInformationBlock(MIB) 多个SystemInformationBlocks (SIBs) MIB 承载于BCCH → 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，系统系统带宽，系统 帧号，帧号，PHICH配置信息配置信息） 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 PBCHPBCH时域映射结构时域映射结构 PBCHPBCH频域映射结构频域映射结构 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#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的传输通过携带的传输通过携带SI-RNTI（（SI-RNTI每个小区都是相同的）的每个小区都是相同的）的PDCCH调度完调度完 成成 SIB1中的中的SchedulingInfoList携带所有携带所有SI的调度信息，接收的调度信息，接收SIB1以后，即可接收以后，即可接收 其他其他SI消息消息 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 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 系统消息信令流程系统消息信令流程 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 SystemInformation 基基 本本 概概 念念 无线网系统消息无线网系统消息 开机附着 Page 20 随机接入过程随机接入过程 随机接入的目的  获取上行同步  获取上行调度资源 随机接入场景  空闲模式下初始接入  无线链路失步后的RRC重建  切换到新小区 上行失步状态要进行下行数传 上行失步状态要进行上行数传 两种类型的随机接入 基于竞争的 (应用于上述5种场景) 基于非竞争的(只应用于切换和下行数传场景) Page 21 Random Access Procedures (2) UEeNB Random Access Preamble1 Random Access Response2 Scheduled Transmission3 Contention Resolution4 UEeNB RA Preamble assignment0 Random Access Preamble1 Random Access Response2 基于基于竞竞争的随机接入争的随机接入 基于非基于非竞竞争的随机接入争的随机接入 基于竞争和非竞争随机接入过程的差别基于竞争和非竞争随机接入过程的差别 Preamble Preamble 选择选择 基于非竞争的随机接入由网络侧指派基于非竞争的随机接入由网络侧指派 基于竞争的随机接入由基于竞争的随机接入由UEUE随机选择随机选择 竞争冲突风险竞争冲突风险 基于非竞争基于非竞争: : 网络保证在一段时间内不会冲突网络保证在一段时间内不会冲突 基于竞争：有冲突风险基于竞争：有冲突风险 Page 22 Preamble 和和 PRACH Configuration Index SequenceCP CP T SEQ T  不同的随机接入不同的随机接入Preamble格式能支持格式能支持 不同的小区半径不同的小区半径 PRACH 信道配置信道配置 PRACH 配置原则配置原则 PRACH的资源取决于小区半径和小区带宽的资源取决于小区半径和小区带宽. 在在PRACH信道资源和接入、切换时延上取一个折中信道资源和接入、切换时延上取一个折中;  华为支持的配置华为支持的配置: preamble 格式格式: 0~3 PRACH 周期周期: 10ms, 5ms 随机接入过程随机接入过程: 竞争，非竞争竞争，非竞争  当选择了一种当选择了一种Preamble格式后，系统会自动配置格式后，系统会自动配置PRACH格式格式 PreambleFormatPreambleFormat PRACH Cfg (10M/5M)PRACH Cfg (10M/5M) PRACH Cfg (20M/15M)PRACH Cfg (20M/15M) 0 3,4,5 6,7,8 1 19,20,21 19,20,21 2 35,36,37 35,36,37 3 51,52,53。