LTE网络结构和协议

1、LTE基本原理培训教材中兴通讯销售体系工程服务部TD用服部姓 名 : 杜雨舟E-mail : 什么是什么是LTELTE？什么是LTE？ LTE=Long Term EvolutionLTE=Long Term Evolution，又称，又称E-UTRA/E-UTRANE-UTRA/E-UTRAN，和，和3GPP2 UMB3GPP2 UMB合称合称E3GE3G（Evolved 3GEvolved 3G） LTELTE是以是以OFDMOFDM为核心的技术，为了降低用户面延迟，取为核心的技术，为了降低用户面延迟，取消了无线网络控制器（消了无线网络控制器（RNCRNC）。与其说是）。与其说是3G3G技

2、术的技术的“演进演进”（evolutionevolution），不如说是），不如说是“革命革命”（revolutionrevolution）。）。 这场这场“革命革命”是系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性，是系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性，也就是说，从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换代。也就是说，从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换代。因此从技术归属上，可以将因此从技术归属上，可以将LTELTE看作看作4G4G范畴。范畴。 LTELTE的起因：在的起因：在20042004年年WiMAXWiMAX对对UMTSUMTS技术产生挑战（尤其技术产生挑战（尤其是是HSDPAHSDPA技术）时，

3、技术）时，3GPP3GPP急于开发和急于开发和WiMAXWiMAX抗衡的、以抗衡的、以OFDM/FDMAOFDM/FDMA为核心技术、支持为核心技术、支持20MHz20MHz系统带宽的、具有相系统带宽的、具有相似甚至更高性能的技术。长期上也可以在似甚至更高性能的技术。长期上也可以在IMT-AdvancedIMT-Advanced标准化上先发制人。标准化上先发制人。LTE演进路线 3GPP（3rd Generation Partnership Project）于1998年12月成立，是一个由无线工业及商贸联合会ARIB、CCSA、欧洲电信标准研究所ETSI、电信行业解决方案联盟ATIS、电信技术

4、协会TTA和电信技术委员会TTC合作成立的通信标准化组织。 3GPP是一个致力于制定3G、LTE、IMT-Advanced标准的全球标准化组织。 3GPP2(第三代合作伙伴计划2): 该组织是于1999年1月成立，由北美TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韩国的TTA四个标准化组织发起，主要是制订以ANSI-41核心网为基础，CDMA2000为无线接口的第三代技术规范。3GPP组织制定的4G标准 第二条演进路线是 IEEE802.16系列的宽带无线接入标准，被称作WiMax。LTE总体技术特点技术特点 LTELTE系统的设计主要考虑如下几个总体目标：系统的设计主要考虑如下几个总体目标：降低每

5、比特成本降低每比特成本扩展业务的提供能力，以更低的成本，更佳的用户体验提供更扩展业务的提供能力，以更低的成本，更佳的用户体验提供更多的业务多的业务灵活使用现有的和新的频段灵活使用现有的和新的频段简化架构，开放接口简化架构，开放接口实现合理的终端功耗实现合理的终端功耗 高数据率、低延迟、为分组业务优化的系统，需完成以高数据率、低延迟、为分组业务优化的系统，需完成以下工作：下工作：在空中接口的物理层方面，支持灵活的传输带宽，引入新的传在空中接口的物理层方面，支持灵活的传输带宽，引入新的传输技术和先进的多天线技术输技术和先进的多天线技术在空中接口层在空中接口层2/2/层层3 3方面，对信令设计进行优

6、化方面，对信令设计进行优化在在RANRAN架构方面，确定优化的架构方面，确定优化的RANRAN架构和架构和RANRAN网元之间的功能划网元之间的功能划分分优化的优化的RFRF设计。设计。LTE需求需求支持支持1.25MHz1.25MHz（包括（包括1.6MHz1.6MHz）-20MHz-20MHz带宽带宽峰值数据率：上行峰值数据率：上行50Mbps50Mbps，下行，下行100Mbps 100Mbps 频谱效率达到频谱效率达到3GPP Release 63GPP Release 6的的2-42-4倍倍提高小区边缘的比特率提高小区边缘的比特率用户面延迟（单向）小于用户面延迟（单向）小于5ms5m

7、s，制面延迟小于，制面延迟小于100ms100ms支持与现有支持与现有3GPP3GPP和非和非3GPP3GPP系统的互操作系统的互操作支持增强型的广播多播业务。在单独的下行载波部署移动电视（支持增强型的广播多播业务。在单独的下行载波部署移动电视（Mobile Mobile TVTV）系统）系统降低建网成本，实现从降低建网成本，实现从Release 6Release 6的低成本演进的低成本演进实现合理的终端复杂度、成本和耗电实现合理的终端复杂度、成本和耗电支持增强的支持增强的IMSIMS（IPIP多媒体子系统）和核心网多媒体子系统）和核心网追求后向兼容追求后向兼容, , 但应该仔细考虑性能改进和

8、向后兼容之间的平衡但应该仔细考虑性能改进和向后兼容之间的平衡取消取消CSCS（电路交换）域，（电路交换）域，CSCS域业务在域业务在PSPS（包交换）域实现，如采用（包交换）域实现，如采用VoIPVoIP对低速移动优化系统，同时支持高速移动对低速移动优化系统，同时支持高速移动以尽可能相似的技术同时支持成对（以尽可能相似的技术同时支持成对（pairedpaired）和非成对（）和非成对（unpairedunpaired）频段）频段尽可能支持简单的临频共存尽可能支持简单的临频共存NSN EPC设备介绍 诺基亚西门子提供完整的端到端LTE/EPC解决方案，包括无线和核心网部分。 EPC产品包括MME

9、，S-GW, P-GW, HSS, CG, PCRF等所有产品。MMES/P-GWeNode-BHSSServicesPCRFCGE-UTRANE-UTRAN无线资源管理无线承载控制、无线许可控制，上行和下行资源动态分配/调度； 根据用户QoS签约信息，进行上行和下行的承载级别的速率调整，对承载级别的准入控制；寻呼消息的调度与传输；系统广播消息的调度与传输。eNB实现的功能 无线资源管理：无线承载控制、无线准入控制、连接移动性控制、UE上下行的动态资 源分配 IP头压缩和用户数据流加密 UE连接期间，选择MME，当无路由信息可用时，可以根据UE提供的信息来间接确定到达MME的路径 路由用户平面

10、数据到S-GW 调度和传输寻呼消息 调度和传输广播消息 就移动性和调度，进行测量和测量报告的配置。MMEMMEMME是核心网唯一控制平面的设备，主要功能有： 移动性管理 附着/去附着、跟踪区更新、切换和寻呼、清除用户等。例如：将寻呼消息发送到eNodeB；跟踪区域的列表管理（UE的IDLE模式和ACTIVE模式）；在3GPP访问网络之间移动时，CN节点之间的信令传输；MME选择，MME改变带来的切换；接入控制 MME通过鉴权功能实现网络和用户之间的相互鉴权和密钥协商，确保用户请求的业务 在当前网络可用。鉴权包括对用户的IMSI和GUTI的校验。MME能够根据需要给用户重新分配GUTI，GUTI

11、作为临时用户标识，可以在空口保护用户标识IMSI的安全性，类似于UMTS网络中TMSI或P-TMSI的作用。会话管理 对建立会话所必须的承载的管理，默认承载和专用承载。另外，在与pre-R8网络（即包含Gn/Gp SGSN的2G/3G网络）互通时，由于两个系统中承载参数不一样，MME还要能将SAE承载与GPRS网络中的PDP上下文之间进行相互映射，保证两个系统中会话的连续性。MMEMME网元SGW/PGW选择 包括PGW和SGW的选择。在发生漫游切换的时候，还要为用户选择一个新的ME/S4 SGSN，为用户提供服务。PGW选择：在MME中实现，利用HSS提供的用户签约信息，分配一个PGW，以提

12、供PDN链接。 对于每个签约的PDN，HSS提供如下信息： 一个PGW的标识和一个APN。 存储用户信息 MME要保存用户的状态，MM上下文和EPS承载上下文信息。包括，用户标识、跟踪区信息、鉴权信息、安全算法、网元地址、QOS参数。NAS(非接入层)信令、信令的加密和完整性保护。业务连续性MME还能支持EPS与2G/3G间的业务互通，进行SGSN（服务GPRS支持节点）选择，为了切换到2G或3G网络。Serving GWServing GWSGW位于用户面，对每个接入LTE的UE，一次只能有一个SGW为之服务，功能有： 会话管理: SGW也能对承载进行建立、修改和释放，能存储EPS承载上下文

13、 ，能一一对应地存储上、下行数据S1承载和S5/S8承载的映射关系(在上下行进行传输级的包标记)。在支持间接前转（indirect forwarding）功能时，源S-GW需要和目的S-GW之间建立临时的承载，用于转发数据；在E-UTRAN的IDLE模式下，下行包缓冲和网络初始化路由选择和数据转发:S-GW应具有将从上一个节点接收到的数据（GTP-U PDU）转发给路由中下一个节点的功能，并对GTP-U PDU排序。E-NodeB间切换的锚点QoS控制：支持EPS主要承载的主要QoS参数，包括QCI、ARP、GBR、MBR和AMBR。在上行链路中，S-GW应基于QCI来设置DSCP。在运营商之

14、间交换用户和QoS类别标识的有关计费信息。计费 S-GW应能搜集基于用户的计费信息，产生S-GW-CDR，跟离线计费系统进行通信，用于计费。 S-GW能够按照一个UE在一个PDN下的一对QCI和ARP，来收集所有上行和下行数据包数量。S-GW不采集非直接前转的数据，用于UE计费信息。S-GW可用于运营商间的计费。存储信息 S-GW需要保存用户EPS承载上下文信息，主要包括用户标识、隧道标识、承载级QoS、对端通信实体的地址、计费信息等。3GPP间的移动性管理，建立移动安全机制授权侦听Serving GWServing GWPDN GWPDN GWPGW位于用户面，是面向PDN终结与SGi接口网

15、关。如果UE访问多个PDN，UE将对应一个或多个P-GW，但是不能同时支持S5/S8和Gn/Gp接口。功能有： IP地址分配：用户UE的IP地址是由PGW来分配的，包括静态和动态的，或者双栈地址。 会话管理：支持EPS承载管理功能，建立、修改、释放，能根据APN进行域名解析并寻址到外网。P-GW应存储下行数据SDF和S5/S8承载的映射关系。传输级的下行包标记。PCRF选择 在归属地或者漫游地服务的场景下，可能存在多个PCRF服务于一个P-GW的情况。P-GW应能对PCRF进行选择，同时还应能将不同终端的PCC会话连接到正确的PCRF。路由选择数据转发P-GW应具有将从上一个节点接收到的数据（

16、GTP-U PDU）转发给路由中下一个节点的功能，并对GTP-U PDU排序。P-GW应具有将来自外部数据网的PDU用GTP字头和UDP/IP字头进行封装的功能，并以头域的相关地址信息作为标识，在EPS网中利用一条点对点的双向隧道来传输封装数据给终端。对于去往外部数据网的GTP-U PDU，P-GW应去除其封装字头并将数据包重组后再转发给外部数据网。QoS控制 P-GW中包含的EPS承载主要QoS参数，包括QCI、ARP、GBR、MBR和AMBR。建立和修改专用承载QoS只能由EPS的P-GW实现，不支持E-UTRAN和EPS网络间的QoS协商过程。但LTE终端可以通过请求网络来修改承载资源的

17、方式来请求分配或释放特定的承载资源。计费 P-GW能够与离线计费系统进行通信。对于不支持Gx接口的P-GW，必须能够依照本地配置，和在线或离线计费系统进行交互，以提供基于流的在线和离线计费。策略和计费执行PCEF（策略和计费执行功能）包含业务数据流的检测、策略执行和基于流的计费功能。此功能实体位于P-GW中。提供业务数据流检测、用户面业务的处理、触发控制面会话的管理（需要IP-CAN允许）、QoS处理和业务数据流的测量，基于最大比特速率的下行速率控制，还有在线计费和离线计费的交互。信息存储P-GW保存的也是用户的EPS承载上下文信息，主要包括用户标识、隧道标识、承载级QoS、对端通信实体的地址

18、、计费信息等。用户的包过滤授权侦听DHCP v4和DHCP v6功能PDN GWPDN GWPCRFPCRF策略计费控制功能，功能有：用户签约数据管理功能。策略控制决策。 基于流计费控制功能事件触发条件定制功能HSSHSS用户签约数据的管理，保存和管理用户标识、编号和路由信息 用户位置信息管理HSS应能保存用户的位置信息，还可以根据需要更新或删除位置信息，并通知相应的MME。当收到MME发来的清除UE的请求后，HSS应能给该UE设置“UE清除”标记。HSS用于鉴权、完整性保护和加密的用户安全信息 HSS负责与不同域和子系统的呼叫控制和会话实体进行联系。移动性管理应支持MME和HSS间S6a接口

19、的移动性管理程序，包括位置更新和位置删除等。接入限制 LTE/SAE网络结构SGSNGPRSUMTSE-UTRANcdma2000MMEHSSPCRFServing GWPDN GWBTSBSC/PCUNodeBRNCeNodeBS2aS1-US6aGxS5/8GbIuS1-MMES12S3S4S11SGiS9S10User planeControl planeBTSInternetCorporateInternetOperator ServiceNetworkEPS (Evolved Packet System) S6dPDSNBSCSAEA10/A11LTE的网络构架MME / S-GWM

20、ME / S-GWX2S1p 移动性管理移动性管理p 服务网关服务网关p S1：MME/SGW 与与 eNode B的接口的接口EPC演进分组核心网E-UTRANp X2：eNode B间的接口间的接口Node BRNC+=eNode BEPS演进分组系统eNode BX2X2eNode BeNode BUup E-UTRAN中只有一种网元eNode Bp 网络结构扁平化， RNC+NodeB=eNodeBp 全IP网络结构，与传统网络互连互通p 网络扁平化减少系统延时，更好用户体验p 网元数目减少，网络部署简单，维护更加容易p 取消了RNC的集中控制，避免单点故障，有利于提高网络稳定LTE基

21、本原理培训教材中兴通讯销售体系工程服务部TD用服部姓 名 : 杜雨舟E-mail : LTELTE协议层与接口原理协议层与接口原理2第一部分第一部分 3GPP LTE协议概况协议概况2第二部分第二部分 LTE协议层介绍协议层介绍2第三部分第三部分 LTE网络接口介绍网络接口介绍20n第一章第一章 3GPP LTE网络架构网络架构u第一节第一节 LTELTE网络整体架构网络整体架构u第二节第二节 LTELTE网络节点功能网络节点功能n第二章第二章 3GPP LTE协议架构协议架构u第一节第一节 LTELTE主要协议主要协议u第二节第二节 LTELTE协议列表协议列表LTE网络整体架构 S-GW/

22、MME S-GW/MME 合称合称EPCEPC演进型分组域核心演进型分组域核心网网 S1S1接口的用户面终接口的用户面终止在服务网关止在服务网关(SGW)(SGW) S1S1接口的控制面终接口的控制面终止于移动性管理实止于移动性管理实体（体（MMEMME） S1S1接口支持接口支持EPCEPC与与eNBeNB之间的多对多之间的多对多关系关系 X2X2为为eNBeNB之间接口之间接口n MMEMME：Mobility Management EntityMobility Management Entityn S-GWS-GW：Serving GateWayServing GateWayn eNBe

23、NB：Evolved Node BEvolved Node BLTE网络节点功能23n第一章第一章 3GPP LTE网络架构网络架构u第一节第一节 LTELTE网络整体架构网络整体架构u第二节第二节 LTELTE网络节点功能网络节点功能n第二章第二章 3GPP LTE协议架构协议架构u第一节第一节 LTELTE主要协议主要协议u第二节第二节 LTELTE协议列表协议列表2第一部分第一部分 3GPP LTE协议概况协议概况2第二部分第二部分 LTE协议层介绍协议层介绍2第三部分第三部分 LTE网络接口介绍网络接口介绍25n第一章第一章 LTE 物理层介绍物理层介绍n第二章第二章 LTE 层层2介

24、绍介绍u第一节第一节 MACMAC子层介绍子层介绍u第二节第二节 RLCRLC子子层介绍层介绍u第三节第三节 PDCPPDCP子子层介绍层介绍n第三章第三章 LTE层层3介绍介绍u第一节第一节 RRCRRC层介绍层介绍u第二节第二节 NASNAS层介绍层介绍LTE物理层协议结构无线接口主要指无线接口主要指UEUE和网络之间的接口，包和网络之间的接口，包括层括层1 1、层、层2 2和层和层3 3 。27n第一章第一章 LTE 物理层介绍物理层介绍n第二章第二章 LTE 层层2介绍介绍u第一节第一节 MACMAC子层介绍子层介绍u第二节第二节 RLCRLC子子层介绍层介绍u第三节第三节 PDCPP

25、DCP子子层介绍层介绍n第三章第三章 LTE层层3介绍介绍u第一节第一节 RRCRRC层介绍层介绍u第二节第二节 NASNAS层介绍层介绍 MACMAC：Media Access ControlMedia Access Control，即，即“媒体媒体接入控制接入控制”或或“媒体访问控制媒体访问控制” 。处于。处于LTELTE无线协议的第二层（无线协议的第二层（L2L2；L2L2还包括还包括RLCRLC和和PDCPPDCP）。用于为用户分配无线资源）。用于为用户分配无线资源（时间、频率（时间、频率（RBRB数目及位置）、发射数目及位置）、发射层数（层数（LayerLayer）、天线数和发射功率

26、）、天线数和发射功率 ）。）。MAC子层介绍子层介绍 MACMAC有两个实体有两个实体MAC子层介绍子层介绍eNode BCore NetworkUEIPUEUEeNode BeNode BMAC子层介绍MACMAC层为层为RLCRLC层提供的服务层提供的服务：u数据传输服务数据传输服务u无线资源分配无线资源分配物理层为物理层为MACMAC层提供的服务层提供的服务：u数据传输服务数据传输服务uHARQHARQ反馈（反馈（ACK/NACKACK/NACK）u调度请求（调度请求（SRSR）u测量（如测量（如CQICQI等）等）MACMACRLCRLC物理层物理层 L1 L2n MAC MAC存在的

27、意义存在的意义RLC子层介绍 RLC(Radio Link Control)RLC(Radio Link Control) 下面的功能有下面的功能有RLCRLC子层提供：子层提供：u上层上层PDUsPDUs的传输的传输u通过通过ARQARQ（自动重传请求）修正错误（只有在（自动重传请求）修正错误（只有在AMAM数数据传输中）据传输中）u连接，拆分和重新组装连接，拆分和重新组装RLC SDUsRLC SDUs（只在（只在UM UM 和和 AMAM数据传输中）数据传输中）uRLCRLC数据数据PDUsPDUs的再分割（只在的再分割（只在AMAM数据传输中）数据传输中）u按照顺序传输上层按照顺序传输

28、上层PUDsPUDs（只在（只在UMUM和和AMAM数据传输中）数据传输中）u重复检测（只在重复检测（只在UMUM和和AmAm数据传输中）数据传输中）uRLC SDURLC SDU的丢弃（只在的丢弃（只在UMUM和和AmAm数据传输中）数据传输中）uRLCRLC重组重组u协议错误的侦测与恢复协议错误的侦测与恢复 PDCP (Packet Data Convergence Protocal)PDCP (Packet Data Convergence Protocal) 功能功能用户面用户面 头压缩和头解压缩头压缩和头解压缩(ROHC)(ROHC) 从从NASNAS接收接收PDCP SDUPDCP

29、 SDU发送到发送到RLCRLC及其逆过程及其逆过程 顺序发送上层顺序发送上层PDUsPDUs 对下层对下层SDUSDU进行相同检测进行相同检测 加密加密/ /解密解密控制面控制面 加密加密/ /解密和完整性保护解密和完整性保护 从从RRCRRC接收接收PDCP SDUPDCP SDU发送到发送到RLCRLC及其逆过程及其逆过程PDCP子层介绍PDCP子层介绍无线承载（BR） 无线接入承载（无线接入承载（RABRAB）RABRAB可以看作是可以看作是UEUE与与CNCN之间接入层向非接入层之间接入层向非接入层提供的业务，主要用于用户数据的传输。提供的业务，主要用于用户数据的传输。RABRAB直

30、接与直接与UEUE业务相关，它涉及接入层各个协议模业务相关，它涉及接入层各个协议模块，在空中接口上，块，在空中接口上，RABRAB反映为无线承载反映为无线承载（RBRB）。）。 无线承载无线承载(RB)(RB)RBRB是是UEUE与与UTRANUTRAN之间之间L2L2向上层提供的业务向上层提供的业务 RRCRRC连接也可以看作承载信令的无线承载连接也可以看作承载信令的无线承载(SRB)(SRB)34n第一章第一章 LTE 物理层介绍物理层介绍n第二章第二章 LTE 层层2介绍介绍u第一节第一节 MACMAC子层介绍子层介绍u第二节第二节 RLCRLC子子层介绍层介绍u第三节第三节 PDCPP

31、DCP子子层介绍层介绍n第三章第三章 LTE层层3介绍介绍u第一节第一节 RRCRRC层介绍层介绍u第二节第二节 NASNAS层介绍层介绍RRC层介绍nRRCRRC（Radio Resource ControlRadio Resource Control）n功能功能u系统信息广播系统信息广播u寻呼寻呼uRRCRRC连接控制连接控制uRRCRRC连接移动性功能连接移动性功能u小区选择控制小区选择控制uUEUE测量报告以及对测量报告的控制测量报告以及对测量报告的控制u安全控制的管理安全控制的管理u无线配置控制无线配置控制uDRXDRX的配置和修改的配置和修改uQoSQoS控制控制u多播多播/ /广

32、播广播u其它其它RRC层介绍 UE状态UEUE状态状态 （1 1）RRC_IDLERRC_IDLE 将多播将多播/ /广播数据传输到广播数据传输到UEUE 上层可以配置上层可以配置UEUE UEUE移动性管理移动性管理 UEUE负责侦听寻呼信道，目的是即时发现呼入负责侦听寻呼信道，目的是即时发现呼入 也负责执行重选小区、获取系统信息也负责执行重选小区、获取系统信息 （2 2）RRC_CONNECTEDRRC_CONNECTED 到达到达/ /来自来自UEUE的传输数据的传输数据 网络进行移动性管理网络进行移动性管理 UEUE负责侦听与共享信道相关的控制信道，即时发现属于自己负责侦听与共享信道相

33、关的控制信道，即时发现属于自己的数据，也负责提供信道质量和反馈信息。的数据，也负责提供信道质量和反馈信息。UEUE也负责执行临也负责执行临近小区的量以及获取系统信息。近小区的量以及获取系统信息。RRC层介绍SRB(信令无线承载) 当无线承载（当无线承载（Radio Bearers ,RBRadio Bearers ,RB）用于）用于RRCRRC消息消息和和NASNAS消息的传输时，就被定义为信令的无线承消息的传输时，就被定义为信令的无线承载（载（Signalling radio bearersSignalling radio bearers，SRB SRB ）SRB0SRB0 映射到映射到CC

34、CHCCCH传送的传送的RRCRRC消息消息SRB1SRB1 NASNAS消息，大部分消息，大部分RRCRRC消息都属于这一类，映射到消息都属于这一类，映射到DCCHDCCHSRB2SRB2 高优先级的高优先级的RRCRRC消息，也映射到消息，也映射到DCCHDCCH RRCRRC连接建立涉及连接建立涉及SRB1SRB1的建立，的建立，E-UTRANE-UTRAN在在S1S1连接建立完成之前会完成连接建立完成之前会完成RRCRRC的连的连接建立接建立. . 接入层安全机制是由接入层安全机制是由RRCRRC信令的完整性信令的完整性保护、保护、RRCRRC信令和用户数据的加密组成信令和用户数据的加

35、密组成的。的。 接入层提供三种不同的接入层提供三种不同的security keyssecurity keys：一个是为一个是为RRCRRC信令的完整性保护，一个信令的完整性保护，一个为是为是RRCRRC信令的加密，还有一个是为用信令的加密，还有一个是为用户数据的加密。这三个户数据的加密。这三个KeysKeys都源自于一都源自于一个接入层的个接入层的base-key.base-key. RRCRRC连接建立连接建立触发条件：触发条件：UEUE呼叫开始，呼叫开始，请求与网络侧建立连接关系（处于请求与网络侧建立连接关系（处于IDLEIDLE状态的状态的UEUE有业务需求有业务需求 ）。）。RRC层介

36、绍连接控制 流程描述：流程描述：1.1.随机接入随机接入2.2.UEUE触发触发RRCRRC连接建立（连接建立（initial UE identity PLMN ID)initial UE identity PLMN ID)3.3.DCMDCM创建用户面实例（创建用户面实例（GIDGID），调用），调用CRMCRM函数接口，由函数接口，由DRMDRM分分配无线专用资源，并进行接纳处理（板号，配无线专用资源，并进行接纳处理（板号，DSPDSP号，服务号，服务CIDCID，发射分集模式，发射分集模式，SRBSRB所需所需RLC/PDCP/RLC/PDCP/功控参数等）功控参数等）4.4.请求建立请

37、求建立UEUE上下文（上下文（USM/MULSD/MDLSD/BPGUSM/MULSD/MDLSD/BPG）5.5.建立用户面上下文（建立用户面上下文（USM/MULSD/MDLSD/BPGUSM/MULSD/MDLSD/BPG）, , 配置成功配置成功后，向后，向DCMDCM返回响应返回响应6.6.DCMDCM向向UEUE发送发送RRC Connection Setup RRC Connection Setup （建立的（建立的SRBSRB信息，信息，C_RNTI, UE identity)C_RNTI, UE identity)7.7.UEUE收到消息，同样进行收到消息，同样进行UEUE侧

38、的侧的RRCRRC建立的过程。建立的过程。8.8.UEUE返回返回RRCRRC建立完成响应，消息中包含了发送到建立完成响应，消息中包含了发送到MMEMME的的NASNAS信息信息9.9.提取提取NASNAS信元，信元，DCMDCM通过通过S1S1口向口向MMEMME发送发送INITIAL UE INITIAL UE MESSAGEMESSAGE消息（消息（NASNAS信息）信息） 10.10.MME eNBMME eNB发送发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUESTINITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息消息, ,该消息有可能包含有安全信息，该消息有可

39、能包含有安全信息，UEUE能力信息，业务信息以能力信息，业务信息以及在及在MMEMME给给UEUE分配的分配的MME_S1AP_UEIDMME_S1AP_UEID等并进行响应的处理等并进行响应的处理（如果存在（如果存在SAE Bearer SetupSAE Bearer Setup要求，发起要求，发起SAE Bearer SAE Bearer Setup ProcedureSetup Procedure）。）。11.11.UEUE和和eNBeNB间的间的RRCRRC连接重配过程（消息中包含安全信息，连接重配过程（消息中包含安全信息，RBRB信息建立，测量信息和调整信息等）。信息建立，测量信息和

40、调整信息等）。12.12.eNodeBeNodeB组织组织S1S1口消息口消息INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSEINITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE发送给发送给MMEMME，过程结束。，过程结束。RRC层介绍RRC连接建立过连接建立过程程RRC连接建立 RRCConnectionSetup RRCConnectionRequest UE EUTRAN RRCConnectionSetupComplete UE UE处于处于RRC_IDLERRC_IDLE状态，当上层要求建立状态，当上层要求建立RRCRRC连接时，连接时，UEUE就会启动这个过程

41、。就会启动这个过程。该过程的目该过程的目的是建立一个的是建立一个RRCRRC连接，包括连接，包括SRB1SRB1的建立，也用的建立，也用于从于从UEUE向向E-UTRANE-UTRAN发送初始发送初始NASNAS专用信息。专用信息。RRC层介绍RRC过程过程RRC连接重配连接重配该过程的目的是修改一个该过程的目的是修改一个RRCRRC连接，如建立连接，如建立/ /修改修改/ /释放无线承载以完释放无线承载以完成切换或配置成切换或配置/ /修改测量。修改测量。NASNAS专用信息可能会从专用信息可能会从E-UTRANE-UTRAN传输到传输到UEUE。UEUE收到收到RRC CONNECTION

42、 RECONFIGURATIONRRC CONNECTION RECONFIGURATION后，要根据该消息中是否包后，要根据该消息中是否包含含NASNAS专用信息，无线资源配置消息单元，测量配置消息单元，移动专用信息，无线资源配置消息单元，测量配置消息单元，移动性控制信息，分别向上层转发性控制信息，分别向上层转发NASNAS专用信息或执行相应的配置过程或专用信息或执行相应的配置过程或切换过程。切换过程。若重配失败向若重配失败向E-UTRANE-UTRAN发送发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION RRC CONNECTION RECONFIGURATION FAIL

43、UREFAILURE消息。消息。RRC层介绍RRC过程过程RRC连接重建连接重建 该过程的目的是重建该过程的目的是重建RRCRRC连接，包括连接，包括SRB1SRB1操作恢复和安全重激活。操作恢复和安全重激活。UEUE只有在安全被激活后才初始该过程。只有在安全被激活后才初始该过程。UEUE设置设置RRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENT REQUESTRRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENT REQUEST消息内容为：消息内容为：设置设置Re-establishment UE identityRe-establishment UE identity消

44、息单元为变量消息单元为变量UE_CONTENTION_RESOLUTION_IDENTITYUE_CONTENTION_RESOLUTION_IDENTITY的值。的值。UEUE收到收到RRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENTRRC CONNECTION RE-ESTABLISHMENT后做相关操作。后做相关操作。若重建请求被拒绝，若重建请求被拒绝，UEUE向上层指示释放信号向上层指示释放信号/ /令连接和已建立的令连接和已建立的EPSEPS承载及所有无线资源，并转入承载及所有无线资源，并转入RRCRRC空闲状态。空闲状态。RRC层介绍RRC过程过程RRC连接释放连接释放

45、 在该过程中在该过程中UEUE无需向无需向E-UTRANE-UTRAN发应答消息。发应答消息。UEUE向上层指示释放信号向上层指示释放信号/ /令连接和已建立的令连接和已建立的EPSEPS承承载及所有无线资源，并转入载及所有无线资源，并转入RRCRRC空闲状态，此外，空闲状态，此外，若消息中有空闲模式移动性控制信息，保存该信若消息中有空闲模式移动性控制信息，保存该信息，如果小区重选优先级过期，则启动计时器息，如果小区重选优先级过期，则启动计时器T320T320。RRC层介绍RRC过程过程NAS层介绍nNASNAS（Non-Access StratrumNon-Access Stratrum）非

46、接入层nNASNAS消息的传输消息的传输u在在E-UTRANE-UTRAN中，中，NASNAS消息或者链接在消息或者链接在RRCRRC消息中或者没有跟消息中或者没有跟RRCRRC消息消息链接。链接。u如果传输块的大小允许，则初始直传消息与如果传输块的大小允许，则初始直传消息与RRCRRC连接请求链接在一连接请求链接在一起。起。u当当NASNAS和和RRCRRC过程同步的时候，其他过程同步的时候，其他NASNAS消息可以与消息可以与RRCRRC消息链接。消息链接。u除了除了NASNAS完成的完整性保护和加密外，完成的完整性保护和加密外，NASNAS消息的完整性保护是由消息的完整性保护是由RRCR

47、RC来完成的，加密由来完成的，加密由PDCPPDCP完成。完成。NAS层介绍 NASNAS的协议状态包括的协议状态包括LTE_DETACHEDLTE_DETACHEDLTE_IDLELTE_IDLELTE_ACTIVELTE_ACTIVE NASNAS的协议状态描述以及状态跃迁的协议状态描述以及状态跃迁1.1.LTE_DETACHED:LTE_DETACHED:在该状态下，没有在该状态下，没有RRCRRC实体，通常实体，通常指刚开机的状态。此时在网络侧还没有改用户的指刚开机的状态。此时在网络侧还没有改用户的RRCRRC通信上下文。分配给用户的只有通信上下文。分配给用户的只有IMSIIMSI，网

48、络不，网络不终端用户的位置信息，没有上下行活动，可以执终端用户的位置信息，没有上下行活动，可以执行行PLMN/CELLPLMN/CELL选择。选择。NAS层介绍NASNAS的协议状态描述以及状态跃迁的协议状态描述以及状态跃迁2.2.LTE_IDLELTE_IDLE：在该状态下，：在该状态下，UEUE处于处于RRC_IDLERRC_IDLE状态。在网络侧会保存用户状态。在网络侧会保存用户的一些消息，如的一些消息，如IPIP地址、安全相关信息（密钥）、用户能力消息、无地址、安全相关信息（密钥）、用户能力消息、无限承载等。状态的跃迁由限承载等。状态的跃迁由eNodeBeNodeB或者或者EPCEPC

49、来决定。网络侧有该用户的来决定。网络侧有该用户的通信上下文，此时可以使用户快速跃迁到通信上下文，此时可以使用户快速跃迁到LTE_ACTIVELTE_ACTIVE状态。分配给该状态。分配给该用户的标识信息有用户的标识信息有IMSIIMSI、在跟踪区域（、在跟踪区域（TATA）中唯一标识一个用户的）中唯一标识一个用户的IDID，一个或者多个一个或者多个IPIP地址。网络知道终端在那个地址。网络知道终端在那个TATA，终端被分配了非连续，终端被分配了非连续接收的周期，可以根据此周期进行下行的接收，可以执行小区重选。接收的周期，可以根据此周期进行下行的接收，可以执行小区重选。3.3.LTE_ACTIV

50、ELTE_ACTIVE：UEUE处于处于RRC_CONNECTEDRRC_CONNECTED状态。状态的跃迁由状态。状态的跃迁由eNodeBeNodeB或者或者EPCEPC来决定。在网络侧会保留有来决定。在网络侧会保留有UEUE的通信上下文，包含了所有满足通的通信上下文，包含了所有满足通信的必要信息，分配给用户的标识信息有信的必要信息，分配给用户的标识信息有IMSIIMSI、在、在TATA内唯一标识一个内唯一标识一个用户的用户的IDID、在一个小区内唯一标识、在一个小区内唯一标识C-RNTIC-RNTI以及一个或者多个以及一个或者多个IPIP地址。地址。网络可以终端网络可以终端UEUE处于哪个

51、小区，在上下行方向用户都可以进行非连续处于哪个小区，在上下行方向用户都可以进行非连续发送和接收。移动性可以通过执行切换过程来达到。发送和接收。移动性可以通过执行切换过程来达到。EUTRAN协议状态转换连接建立的消息流程连接建立的消息流程2第一部分第一部分 3GPP LTE协议概况协议概况2第二部分第二部分 LTE协议层介绍协议层介绍2第三部分第三部分 LTE网络接口介绍网络接口介绍50n第一章第一章 LTE网络接口网络接口介绍介绍n第二章第二章 LTE S1接口介绍接口介绍u第一节第一节 LTE S1接口协议接口协议u第二节第二节 LTE S1接口例程接口例程n第三章第三章 LTE X2接口介

52、绍接口介绍u第一节第一节 LTE X2LTE X2接口协议接口协议u第二节第二节 LTE X2LTE X2接口例程接口例程n第四章第四章 LTE X1接口介绍接口介绍GERANUTRANGPRS CoreMMEInter AS AnchorhPCRFOperator IP services(including IMS, PSS, .)IP AccessEvolved Packet CoreS5S2S3S4HSSS7S6GiS1-UGbIuRx+LTELTE网络接口介绍网络接口介绍X1eNBX1eNBX2Evolved RANVPCRFS9ServingSAE GWS11S10S1-MMES7P

53、DN SAEGWS8bS11Flexi NS (MME)eNodeBS1-APSCTPIPS1GTP-C v2UDPIPS-GWHSSS6aSCTPIPNASNASNMSSGSNGTP-C v1UDPIPS3(Pre. R8)GnSGSN(R8)GTP-C v2UDPIPGTP-C v2UDPIPMMES10S101S101-APUDPIPHRPD AN (CDMA)MSSSGsAPSCTPIPSGsDiameterUESOAPTCPIPO&MHTTPCandidatesFlexi NS 1.0 CD4LIGX1_1/X2LIP v2TCPIPMSSGTPv2UDPIPSvEIRSCT

54、PIPDiameter1xCS IWS (CDMA)S102-APUDPIPS13S102SCTPIPDiameterLCSSLgS1-S1-MMEMMEeNodeBeNodeB与与MMEMME之间的控制面接口，提供之间的控制面接口，提供S1-APS1-AP信令的可信令的可靠传输，基于靠传输，基于IPIP和和SCTPSCTP协议。协议。S1-US1-UeNodeBeNodeB与与S-GWS-GW之间的用户面接口，提供之间的用户面接口，提供eNodeBeNodeB与与S-GWS-GW之间用户面之间用户面PDUPDU非保证传输。基于非保证传输。基于UDP/IPUDP/IP和和GTP-UGTP-U协

55、议。协议。S3S3在在UEUE活动状态和空闲状态下，为支持不同的活动状态和空闲状态下，为支持不同的3G3G接入网接入网络之间的移动性，以及用户和承载信息交换而定义的络之间的移动性，以及用户和承载信息交换而定义的接口点，基于接口点，基于SGSNSGSN之间的之间的GnGn接口定义。接口定义。S4S4核心网和作为核心网和作为3GPP3GPP锚点功能的锚点功能的Serving GWServing GW之间的接口，之间的接口，为两者提供相关的控制功能和移动性功能支持。为两者提供相关的控制功能和移动性功能支持。 该接该接口基于定义于口基于定义于SGSNSGSN和和GGSNGGSN之间的之间的GnGn接口

56、。另外，如果接口。另外，如果没有建立没有建立Direct TunnelDirect Tunnel，该接口提供用户平面的隧道，该接口提供用户平面的隧道功能。功能。S5S5负责负责Serving GWServing GW和和PDN GWPDN GW之间的用户平面数据传输和之间的用户平面数据传输和隧道管理功能的接口。用于支持隧道管理功能的接口。用于支持UEUE的移动性而进行的的移动性而进行的Serving GWServing GW重定位过程以及连接重定位过程以及连接PDNPDN网络所需要的与网络所需要的与non-collocated PDN GWnon-collocated PDN GW之间的连接功

57、能。基于之间的连接功能。基于GTPGTP协协议或者基于议或者基于PMIPv6PMIPv6协议。协议。LTELTE网络接口介绍网络接口介绍S7S7基于基于GxGx接口的演进，传输服务数据流级的接口的演进，传输服务数据流级的PCCPCC信息、接信息、接入网络和位置信息。入网络和位置信息。S7cS7c基于基于GxGx接口演进，支持传输接口演进，支持传输QoSQoS参数和相关分组过滤器参数和相关分组过滤器参数、控制信息。在参数、控制信息。在S5/S8S5/S8接口基于接口基于PMIPv6PMIPv6协议情形下协议情形下支持。支持。S8aS8a定义于不同定义于不同PLMNPLMN间，间，VPLMNVPL

58、MN中中Serving GWServing GW和和HPLMNHPLMN中中PDN PDN GWGW之间为用户提供控制平面和用户平面功能的接口，之间为用户提供控制平面和用户平面功能的接口，该接口基于该接口基于SGSNSGSN和和GGSNGGSN间的间的GpGp接口。接口。 S8aS8a相当于是相当于是S5S5接口的跨接口的跨PLMNPLMN版本。版本。S8bS8b支持跨支持跨PLMNPLMN网关漫游情况用户平面和控制平面功能的网关漫游情况用户平面和控制平面功能的接口，支持接口，支持 PMIPv6PMIPv6协议。协议。S10S10MMEMME之间的接口，用来处理之间的接口，用来处理MMEMME

59、重定位和重定位和MMEMME之间的信息之间的信息传输。传输。S11S11MMEMME和和Serving GWServing GW之间的接口之间的接口LTELTE网络接口介绍网络接口介绍55LTELTE网络接口介绍网络接口介绍S1/X2S1/X2的引入的引入MME/S-GWMME/S-GWeNBeNBeNBS1EPCE-UTRANX2X2X2EPSLTE网络接口介绍协议栈架构信令流数据流57n第一章第一章 LTE网络接口网络接口介绍介绍n第二章第二章 LTE S1接口介绍接口介绍u第一节第一节 LTE S1接口协议接口协议u第二节第二节 LTE S1接口例程接口例程n第三章第三章 LTE X2接

60、口介绍接口介绍u第一节第一节 LTE X2LTE X2接口协议接口协议u第二节第二节 LTE X2LTE X2接口例程接口例程n第四章第四章 LTE X1接口介绍接口介绍nUP:UP:用户平面接口位于用户平面接口位于E-NodeBE-NodeB和和S-GWS-GW之间，传输网络层建立在之间，传输网络层建立在IPIP传输传输之上，之上，UDP/IPUDP/IP之上的之上的GTP-UGTP-U用来携用来携带用户平面的带用户平面的PDUPDU。 nCPCP：S1S1控制平面接口位于控制平面接口位于E-NodeBE-NodeB和和MMEMME之间，传输网络层是利用之间，传输网络层是利用IPIP传传输，这点类似