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LTE TDD基础信令流程

时间:2012-05-15



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EUTRAN概念介绍 概念介绍 EUTRAN信令流程分析 信令流程分析

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EUTRAN概念介绍 概念介绍 EUTRAN信令流程分析 信令流程分析

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系统结构概述
Serving GW的主要功能: 的主要功能: 的主要功能
实现本地移动性inter-eNodeB/inter-3GPP 数据包的路由及转发

PDN GW的主要功能: 的主要功能: 的主要功能
UE IP地址分配 UL和DL业务计费
UTRAN SGSN GERAN S3 S1-MME MME S11 "LTE-Uu" UE E-UTRAN S1-U S10 S6a PCRF S12 S4 Serving Gateway S5 Gx PDN Gateway SGi Rx HSS

Operator's IP Services (e.g. IMS, PSS etc.)

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业务承载结构
无线承载(Radio bearer)在UE和eNB之间传送EPS数据包 这是EPS承载和无线承载之间的一一映射 S1承载(S1 bearer)用来传送eNodeB和Serving GW之间的EPS数据包 eNodeB存储无线承载和S1接口之间的一一映射关系,从而在上行链路和下行链 路中绑定无线承载和S1承载接口

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EPS bearer with GTP
Application / Service Layer UL Traffic Flow Aggregates UL-TFT UL-TFT → RB-ID RB-ID ?S1-TEID DL Traffic Flow Aggregates

DL-TFT DL-TFT → S5/S8-TEID S1-TEID ?S5/S8-TEID

UE Radio Bearer

eNodeB eNB

Serving GW S1 Bearer S5/S8 Bearer

PDN GW

EPS Bearer建立在UE和PGW之间 EPS Bearer = Radio Bearer + S1 Bearer + S5/S8 Bearer 数据流和承载通过TFT进行关联和映射,而TFT在无线和核心网中分别又和RB-ID和TEID进行关联。 上行数据流和TFT的关联由UE执行,下行数据流的TFT的关联由PGW执行。

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承载的Qos
承载类型可以分为两种:
GBR bearers Non-GBR bearers

承载的Qos参数的属性主要包括QCI, ARP来确定
QCI:Qos class指示 (Qos Class Identifier)
QCI 通过优先级、时延参数和丢报率参数来确定 QCI 主要用于数据转发的优先级处理 协议定义的QCI见下页

ARP:Allocation and Retention Priority,主要用于准入 GBR承载通常又与如下的Qos参数紧密相连:
Guaranteed Bit Rate (GBR) Maximum Bit Rate (MBR)

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承载 QoS
QCI Type Priority Packet Delay Budget (ms) Packet Error Rate Example Service

1 2 3 4 5

GBR GBR GBR GBR Non-GBR

2 4 3 5 1

100 150 50 300 100

10-2 10-3 10-3 10-6 10-6

Conversational Voice Conversational Video Real Time Gaming Non-Conversational Voice IMS Signaling

6

Non-GBR

6

300

10-6

Video, TCP Based

7

Non-GBR

7

100

10-3

Voice, Video, Interactive Gaming

8

Non-GBR

8

300

10-6

Video, TCP Based

9

Non-GBR

9

300

10-6

Video, TCP Based

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默认承载和专用承载

默认承载与专用承载 EPS系统中,在PDN连接存在期间会始终保持建立一个承载,来给UE提供“永远在线”的IP 连接,这个承载叫做默认承载。连接到相同PDN的其它EPS承载称为专有承载,专有承载 的创建或修改只能由网络侧来发起,并且承载级QoS参数值总是由分组核心网来分配。 专用承载建立的场景 当UE需要访问特定业务时,UE和核心网之间就需要建立专有承载。专有承载的建立只能 由网络侧来发起,但是UE可以触发网络侧建立专有承载。
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应用协议标识
EPS承载标识 承载标识(EPS bearer identity ) 承载标识
EPS承载标识在UE通过E-UTRAN进行接入过程中,用来唯一标识EPS承载 EPS承载标识由MME分配 在EPS RB和EPS承载之间存在着一一映射,这种EPS RB标识与EPS承载标识之间的 映射关系由E-UTRAN提供

eNB UE S1AP ID
eNB UE S1AP ID:在同一eNB中,用来唯一标识S1接口所对应的UE

MME UE S1AP ID
MME UE S1AP ID:在MME中,用来唯一标识S1接口所对应的UE

Old eNB UE X2AP ID
Old eNB UE X2AP ID:在源eNB中,用来唯一标识X2接口对应的UE

News eNB UE X2AP ID
News eNB UE X2AP ID:在目的eNB中,用来唯一标识X2接口对应的UE

C-RNTI
C-RNTI:在小区级别指示RRC连接和调度信息过程中,用来唯一标识UE
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EUTRAN概念介绍 概念介绍 EUTRAN信令流程分析 信令流程分析

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EUTRAN概念介绍 概念介绍 EUTRAN信令流程分析 信令流程分析
1. 开机入网流程分析 2. 专用承载建立流程分析 3. 切换流程分析

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开机入网概述
PLMN搜索(小区搜索):当UE开机后,它的首要任务就是找到网络并 搜索(小区搜索):当 开机后 开机后, 搜索 ): 和网络取得联系。实质是一个下行同步过程; 和网络取得联系。实质是一个下行同步过程; 随机接入:解决不同 间的竞争 取得上行同步; 间的竞争, 随机接入:解决不同UE间的竞争,取得上行同步; ATTACH:建立UE与MME之间相同的移动性上下文,UE和PDN GW之 :建立 与 之间相同的移动性上下文, 和 之间相同的移动性上下文 之 间的缺省承载。通过EPS ATTACH流程,UE还可以获取到网络分配的 流程, 还可以获取到网络分配的 还可以获取到网络分配的IP 间的缺省承载。通过 流程 地址 ; 公共流程:鉴权过程和安全模式过程; 公共流程:鉴权过程和安全模式过程;

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开机入网总体流程

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RRC连接建立 RRC连接建立

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RRC CONN SETUP REQ

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RRC CONN SETUP

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RRC CONN SETUP CMP
UL DCCH:包含UE注册信息,NAS层消息(初始直传) 包含UE注册信息, 层消息( 包含UE注册信息 NAS层消息 初始直传)

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S1接口初始直传消息 S1接口初始直传消息

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S1接口初始直传消息(续) S1接口初始直传消息( 接口初始直传消息

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直传消息(鉴权、加密) 直传消息(鉴权、加密)
Uu口跟踪 口跟踪

S1口跟踪 口跟踪

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S1 Initial Context Setup Request

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S1 Initial Context Setup Request
消息解析 (1)

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S1 Initial Context Setup Request
消息解析 (2)

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RRC Security Mode Command

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UE能力信息报告 UE能力信息报告
UE EUTRAN UECapabilityEnquiry

UECapabilityInformation

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RRC连接重配置
用于建立SRB2和默认承载DRB1
UE EUTRAN

RRCConnectionReconfiguration

RRCConnectionReconfigurationComplete

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INITI UE CONTEXT SETUP RSP

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INITI UE CONTEXT SETUP RSP
消息解析

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开机入网流程
Uu口跟踪 口跟踪

S1口跟踪 口跟踪

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1. 开机入网流程分析 2. 专用承载建立流程分析 3. 切换流程分析

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专用承载建立流程(I)

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II) 专用承载建立流程(II)
Uu口跟踪 口跟踪

S1口跟踪 口跟踪

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EUTRAN概念介绍 概念介绍 EUTRAN信令流程分析 信令流程分析
1. 开机入网流程分析 2. 专用承载建立流程分析 3. 切换流程分析

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切换概述
切换的三种分类

S1

S1

X2
Handover Handover Handover

Uu

Uu

Uu

Uu

Uu

Uu

站内切换

站间X2切换

站间S1切换

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eNodeB内小区间切换概述 eNodeB内小区间切换概述
eNodeB站内切换的流程相对简单,切换只是更新Uu口资源,源小区与目标小 站内切换的流程相对简单,切换只是更新 口资源 口资源, 站内切换的流程相对简单 区之间的资源申请和源小区资源释放都是通过eNodeB内部消息实现,没有 内部消息实现, 区之间的资源申请和源小区资源释放都是通过 内部消息实现 eNodeB间的数据转发,也没有同时UE随机接入的过程,也不需要与核心网有 间的数据转发,也没有同时 随机接入的过程 随机接入的过程, 间的数据转发 消息交互。 消息交互。

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eNodeB内小区间切换流程 eNodeB内小区间切换流程

UE在源小区上报测量报告 。 eNodeB在目标小区完成准入和 无线资源分配后,发切换命令。

UE在目标小区接入。 完成切换,释放源小区资源。

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站内切换
UE侧Uu口跟踪信令

eNodeB侧Uu口跟踪信令

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eNodeB间通过X2接口切换概述 eNodeB间通过X2接口切换概述 间通过X2
触发事件上报, 当A3触发事件上报,且目的小区与源小区分别属于两个存在 链路的 触发事件上报 且目的小区与源小区分别属于两个存在X2链路的 eNodeB时,引发站间X2切换。当源基站收到 的测量报告,并 时 引发站间 切换 当源基站收到UE的测量报告 切换。 的测量报告, 判决UE向目标小区切换时,会直接通过 接口向目标基站申请资 判决 向目标小区切换时,会直接通过X2接口向目标基站申请资 向目标小区切换时 源,完成目标小区的资源准备,之后通过空口的重配置消息通知 完成目标小区的资源准备, UE往目标小区切换,在切换成功后,目标基站通知原基站释放原 往目标小区切换,在切换成功后, 往目标小区切换 来小区的无线资源。此外, 来小区的无线资源。此外,还要把原基站尚未发送的数据转发给目 标基站,并更新用户平面和控制平面的节点关系。 标基站,并更新用户平面和控制平面的节点关系。

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eNodeB间通过 接口切换流程( eNodeB间通过X2接口切换流程(I)
用户已经接入,并且已经在做业务。
UE

Source eNodeB下发测量控制信息,通知 UE启动邻区测量。
1. Measurement Control packet data

Source eNB

Target eNB

MME

Serving

Gateway

0. Area Restriction Provided

packet data

2.

发起切换准备过程,由Source eNB发送 Legend Target eNB收到Source发来的HandoverReq Handover Request消息给Target eNB。主要 Source eNodeB根据切换算法和当前状态做 L3 signalling UE侦测到满足条件的小区后,上报测量报告。 消息后,会根据其携带的业务信息开始准入 携带当前UE的业务信息和其他接入层信息( Measurement Reports 出切换判决。 ,并进行无线资源配置。 L1/L2 signalling 加密、完整性、测量) 3. HO decision Target eNB把在本eNB内的准入结果和无线 User Data 4. Handover Request 资源配置信息返回给Source eNB,至此切换 Source eNB把Target 准备阶段结束。 eNB发来的Container 5. Admission Control 直接通过空口消息发给UE,告知切换。
UL allocation 6. Handover Request Ack DL allocation 7. Handover Command Deliver buffered and in transit packets to target eNB 8.

Detach from old cell synchronize to new and cell

SN信息的作用是把UE在源侧的SN信息和 HFN信息告知目标测,用于数据重传和加密 完整性保护。
SN Status Transfer

开始数据转发,后面有详细介绍。

Data Forwarding

Buffer packets from Source eNB 9. 10. Synchronisation UL allocation + TA for UE

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eNodeB间通过 接口切换流程(II) eNodeB间通过X2接口切换流程(II)
UE Source eNB

11. Handover Confirm

UE和目标eNB完成随机接入后,在目标侧eNB Target eNB Serving Gateway MME Target eNB收到UE发来的HandoverConfirm 发送切换完成消息。 消息后,会向MME发起PathSwitch过程,完 成用户面的切换。
12. Path Switch Request 13. User Plane update request

End Marker

14.

Switch DL path

MME在完成S-GW的用户面切换后,会给 Target eNB发送PathSwitchRsp消息,通知用 15.User 15 User Plane update 户面切换完成。 response
16.Path Switch Request Ack PathSwitch完成后,目标eNB会通知源eNB释 放资源,从而完成切换流程。 17. Release Resource Flush DL buffer, continue delivering in -transit packets

Data Forwarding End Marker

18. Release Resources packet data packet data

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站间X2切换
UE侧Uu口跟踪信令

源eNodeB侧Uu口跟踪信令

源eNodeB侧X2口跟踪信令,与目标eNodeB的X2跟踪信令完全一致

目标eNodeB侧Uu口跟踪信令

目标eNodeB侧S1口跟踪信令

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eNodeB间通过S1接口切换概述 eNodeB间通过S1接口切换概述 间通过S1
S1切换的流程与 口类似。不同点在于由于没有 切换的流程与X2口类似 不同点在于由于没有eNB之间的直接 切换的流程与 口类似。 之间的直接 链路, 链路,Handover Request、Handover Request Acknowledge及 、 及 数据转发消息需要通过S1来转发。 数据转发消息需要通过 来转发。 来转发

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eNB间通过S1接口切换流程( eNB间通过S1接口切换流程( I ) 间通过S1接口切换流程

MME把切换请求消息转发给对应的目标eNB Source eNB发送切换请求消息到MME。 ,通知开始准备切换。 Target eNB完成准入和无线资源配置后,给 MME回复HandOverAck消息。 MME把ACK消息转发给Source eNB

和X2接口类似,源侧eNB要把SN信息通过 MME发给目标eNB。

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eNB间通过S1接口切换流程( eNB间通过S1接口切换流程( II ) 间通过S1接口切换流程

UE接入到目标eNB

目标eNB通知MME切换完成。

MME通知源eNB释放资源。

源eNB回复释放完成,切换结束。

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站间S1切换
UE侧Uu口跟踪信令

源eNodeB侧Uu口跟踪信令

源eNodeB侧S1口跟踪信令

目标eNodeB侧Uu口跟踪信令

目标eNodeB侧S1口跟踪信令

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LTE TDD基础信令流程 - 目 1. 2. 录 EUTRAN概念介绍 概念介

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