LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析x

1、LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析微舄相LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析摘要本文主要是在现网LTE网络下，以信令协议相关知识为基础，通过实际测试验证，对LTE网络下的联合附着、语音主被叫、短信始发终结流程进行研究和分析，对比3G业务流程，对用户在3/4G网络下进行业务的流程共同点和差异进行分析和阐述，同时运用相关业务流程知识对典型案例进行分析，解决实际遇到的网络问题。关键词：LTE(LongTermEvolution);CSFallback(CircuitSwitchedFallback);联合附着；承载；ABSTRACTThispaper

2、ismainlyonthecurrentLTEnetwork,thesignalingprotocolrelatedknowledgeasthefoundation,throughtheactualtest,attachment,thecombinedLTEnetworkofvoicecalling,SMSoriginatingendresearchandanalysisprocessofthe3Gbusinessprocess,comparison,analysisandelaborationofcommonusertoflowintoservicein3/4Gnetworkunderand

3、differences,andrelatedbusinessprocessknowledgefortypicalcaseanalysisusingthenetwork,solvingpracticalproblems.KEYWORDSLTELongTermEvolution);CSFallbacKCircuitSwitchedFallback);Combinedwithattachment;Bearing;LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析1概述随着2GGSM经过2.5GGPRS寅进到3GUMTS,移动通信逐步实现了广域覆盖、高速无线数据传输和与因特网的融合，能够为人们提供语音、数据、视

4、频等丰富多彩的业务。但随着目前业务的迅猛发展和需求的多元化，对网络质量及业务接入能力提出了更高的要求。而3GPP提出的LTE标准，能够实现更高的数据传输速率、更短的时延、更低的成本，更高的系统容量以及改进的覆盖范围来满足市场需求。因此，4G网络的发展及4G业务的应用将在近几年呈高速发展的态势，以满足下一代移动网络业务发展的要求。2研究背景3LTE网络介绍3.1 LTE的网络结构长期?M进LTE(LongTermEvolution)是3GPP主导的无线通信技术的演进，用于全面支撑高性能数据业务。LTE网络由E-UTRANI(EvolvedUMTSTerrestrialRadioAccessNet

5、work)和SAE(SystemArchitectureEvolution)组成。LTE的EPC网络组网架构如下:MME：移动性管理网元54W二服务网关P-GW;PDN网关H5S；用户。PCRF:策略和计存控制单元SGWN:服务网美支持节点力图3-1-1EPC网络组网架构LTE网络的基本架构分为分组核心网演进部分(EPC和无线接入网络部分，形成高效的两层节点架构。分组核心网演进(EP。部分包含MME和S-GW两种功能实体，它们提供GGSNSGSN节点和RNC的部分功能，MME和S-GW两类实体分别完成EPC的控制面和用户面功能。在LTE系统架构中，将RAN演进成为E-UTRAN而且只有eNod

6、eB一种节点，完成无线LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析接入部分的管理过程。LTE的EPC网络支持多种网络共接入，实现了核心网的融合，从物理网元来讲，核心网侧MME、MSCSERVERHSS采用平滑升级的方式支持2/3/4G网络的共同接入。3.2 LTE网络下关键业务分类及流程与WCDMA网络一样，LTE网络同样提供包括移动性管理、语音业务、短消息业务、上网业务等。但对于语音业务，目前的网络架构及LTE网络机制，暂无法实现语音业务的承载，而是通过语音回落(CSFB的方式让用户回落到原2/3G网络，实现2/3/4G网络互操作以提供语音业务。3.2.1 联合位置更新结合2/3G网络下的位置更

7、新流程，在4G网络里，UE发起的位置更新为联合位置更新流程，简而言之就是UE需要在LTE与2G/3G网络中进行联合附着、去附着以及位置更新。具体流程如下:1、UE(UserEquipment)发起网络附着请求，向MME送AttachRequest消息。其中参数AttachType指示这是一个联合的EPS/IMSI附着流程，并且参数指示UE具备CSFallback能力。LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析EattachRequest0key-set-identifiertsc:natIve-security-context(0)riAS-kE/-set-iderrtifier：no-key(

8、7)FePS-attach-tjj)e即33口加(0)ePS-attach-type-bin&d-attach(?)图3-2-1-2AttachRequest消息信元2、MME发送SGsAP-LOCATION-UPDATE-REQUESB给VLR,消息中包括newLAI、IMSI、MMEname和EPSlocationupdatetype等参数，其中MMEname是MME的域名。-msfl-cantenl5口与目和Qmu口ch俯,rgque卦田)-专电pT力qatiumupd才t日得gque厚l-timsitFpe-ofidenwodd-or-even-indie.add-mbei-oifle

9、nrtitY-oigils(1)一讣Mty46Q0l634的式酬mme-rtsmemmnameSDCD用63343Eb口弹556了69393232M花6口卜金口?10强帕xuuda陪岫M|ep5-3ocahcn-update-1ype-valueimsi-attach1)图3-2-1-3LocationUpdateRequest消息信元3、 VLR存储MME!息，并创建与MMEF此用户的SGs关联。4、 VLR根据用户信息和位置区信息，发起到HLR的位置更新流程。5、 VLR返回SGsAP-LOCATION-UPDATE-ACCEPTMME如果VLR支持TMSI重分配，消息中包括参数LAI和T

10、MSI,否则消息中包括参数LAI和IMSI。6、 MMEEt送AttachAccept给UE消息中包括参数LAI和VLRTMSI。UE接收到信元LAI和VLRTMSI则表示附着CS域和LTE网络成功。其中VLRTMSI信元会触发UE执彳TTMSI重分配流程。图3-2-1-4TMSI重分配完成消息7、 附着成功后，MME!过S1AP-INITIAL-CONTEXT-SETUP-REQ肖息发起上下文建立请求，用于MM晌eNodeB请求在无线侧建立资源，同时请求UE返回相关能力集。UE则通过S1AP-SPU-UE-CAPABILITY-INFO-INDICATION消息返回UE相关的能力。通过研究L

11、TE网络的移动性管理过程，能够清楚的了解LTE网络与2G/3G网络之间的互LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析操作，对比3G网络下的附着流程，可以发现联合附着就是UE通过一次附着t#求完成在LTE网络及3G网上的注册，而UE注册在CS域网络的消息都是通过LTE网络新增的SGs接口来传递。3.2.2 语音业务(1) 主叫语音业务UE发起CSFallbac狂叫语音业务，MME指示eNodeB将UE回落至UGERAN/UTRA刖络,UE在GERAN/UTRAN网络发起主叫语音业务，在主叫语音业务之前有可能先发起位置更新流程。图3-2-2-1LTE网络下的主叫语音流程LTE闷k的主叫冶音流程UEe

12、NodeBBSC/RNCMMEMSC/VLR1,Ext日ndedServiceReqSGsAP-SERVlCE(MOFallbackinllbackindicatorREQUESTJicator)3.ERRCccnnoctl1APRequestm2.sssagcwithCSF5.CMServiceRequ*tM(CSMO)F&CMServicsRejectLALipdciteorcombinedRA/LAupdateMSCis一1CMSwrv心日Request.一一一一一一一一7.CScaIIprocedur白V*iiI8CLEARCQMMAND(ZG)t*VIIluRELEASECOMMAN

13、D(3G)1i9CLEARCCV1PLET(2GVIIn*H|l&,IU_RELEASE-Mmftp(/.rrri)*1对比3G网络语音流程，在LTE网络下，由驻留在LTE网络中的UE发起主叫，向MME发送语音业务请求，通知网络发起语音呼叫需要进行语音回落过程提供语音业务。随后LTE网络会选择要回落的网络并与其发生数据交互，使UE回落到该网络完成语音业务，回落到3G网络后的流程与3G语音流程基本一致，如图3-2-2-1中流程5开始。在语音流程结束后，4G主叫语音流程中，MSCServer向主叫回落到的RNC发送IU_RELEASE_COMMANDW息,携带EndOfCSFB言元，指示RNC拆除

14、空口连接并指示UE回至ULTE网络。现网跟踪到的回到LTE网络消息如下:LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析5221014-02-1039:42.09TRC_MI_T0_0CCTOqCC_lYFE_ACM5232014-32-1939142:10sTRC_MI_FROM_H248M0b_REFL?赤；OU-J2-18J9心“HC_MI_l0_dCCTO_HCC_TYPE_CPG5251014-32-10JS.42.35TRC_MI_FROM_H34SMCiB_PCFLybitiOT4-iJZ-1BJ5：42：553292014-32-10J9.42.4TRC_MI_FROM_BCCrR0M

15、_CICC_TiTE_RIZL53C2014-3219JQ.42.fi4TRC_MI_T0_BCCTO_EICCJIYPE_PL.C531；OU-J2-IH19，君41WC_NI_bRfCCCLRELEASt5323014-02-1839：42.94TRC_MLFRClbJ_H?48ADD_FEP_Y5352014-02-10D9：4Z9S53720H3218D0:42:E5TiC_hll_FROM_H24SSUB_PEPLY5382L14-Q2-19)g：47S5aTRCJULFHCIV_HJJ+3UBUREPY53S2014-02-18J9：4Z9S*TFC_MI_FRQhr_llIU_R

16、ELEASE_COMPLhr=54C201432IOJ9:42:7TEC_MI_TG_H24CCUD_HEQ5117niM?-lft1GX；S7aTR广MlFRCh-H?ifSUBFFPV1014-02-lbJ9：42：57rRC_MI_FROM_SGSLUCATIOM.UFDftie.REQUEST1014-32-1039:427T1C_MLTQ_3”LOCAT1ON_UTDL_ADE厂2014-021D0:42;7TRC_MI_FPOM_SGBTMslreallocati0N_CQlvplehe图3-2-2-2用户返回4G网络消息主叫语音业务流程具体如下:1、UE发起CSFallback语

17、音业务请求。ExtendedServiceRequest消息中，service-type信元指示业务类型为始发CSFB语音业务，同时携带该UE在联合附着过程中CS域给它分配的TMSI。sextendedSeiviceRaquestSnAOkty-sebidenlifleitsc：inative*security-cantext(0)nAS-key-set-identlfierras*KS13(3)mcrvlt巳-W,白-mnbil-oiqin自tiri=CS-启HlacK(口)Sin-TMC：ltype-of-identty.tMSI-cirPTMSI(4)add-or-even*ln(iic

18、:e!ven*nutTiber-o-Mdentitv-cliglts-arid-cspare:D/f(15)tm-ig4口口口IC图3-2-2-3UE发起的ServiceRequest消息信元2、MME向MSCServer发送SGsAP-SERVICE-REQUEST息，携带信元MOFallbackindicator,指示主叫侧UE回落。3、MME送InitialContextSetupRequest消息给eNodeB,包含CSFallbackIndicator。该消息指示eNodeB,UE因CSFallback业务需要回落到UTRAN/GERAN4、eNodeB要求UE开始系统的小区测量，并

19、获得UE上报的测量报告，确定重定向的目标系统小区。然后向UE发送目标系统具体的无线配置信息，并释放连接。5、UE接入目标系统小区，发起CS域的业务请求CMServiceRequest。之后的呼叫建立流程与3G网络下主叫语音流程一致。(2) 被叫语音业务LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析当UE驻留在LTE网络中却发生语音被叫时，同样由于LTE网络无法提供CS域语音业务，要将语音业务回落到2G/3G网络的CS域进行。MSCServer收到对UE的被叫语音请求，通过存在的SGs关联和MMEW息，向该MM或起寻呼请求。MME!过eNodeB在空口寻呼该UE,并指示UE回落到目标GERAN/UTR

20、A网络。UE接入到目标网络后，在电路域继续进行语音呼叫，后续流程与3G网络下的被叫语音流程一致。当MSC攵至ijRNC勺IU_RELEASE_COMPLE碓息表示呼叫结束。接入侧在指示终端重选网络时只针对CSFB用户携带LTE频点，实现CSF啜端快速返回E-UTRANLTE附相下的核叫诺甘流程RNSMSC/VLRCf/SC1、2、3、4、6.Ext*id号UE回名至3G同名Z.PagrySavileR四附10.InnaiUECrG.S33PFAGING9.SmwtSetupGsAP町VICEHF0U匠GT11,CScaesiaWishmsiiisrocecure-12.PagingRespor

21、se(CSMT|13,CSoonnoeticnostobi曲meetprocodu阳j4GL匚IU_KEEiA5b_RbLLASbUOMPLbl15.CLEARCDYPLETRIU图3-2-2-4LTE网络下的被叫语音流程具体被叫语音流程如下:MSC/GMSCServer向被叫用户归属HLR发送取路由信息请求。HLR收到该SRI消息后，向被叫用户当前附着到的01dMSCServer获取漫游号码。oldMSCServer为该次呼叫分配漫游号码MSRN1并返回给HLRHLR将该漫游号码发送给MSC/GMSColdMSC5、MSC/GMSC；到该漫游号码后，进行号码分析，根据分析结果将呼叫路由到Se

22、rver。微舄思二LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析6、MSCServer收到IAM入局（例如中继ISUP入局）消息后，根据存在的SGs关联和MMEI息，发送SGsAP-PAGING-REQUESTd?IMSI,TMSI,Serviceindicator,CLI,LAGChannelneeded信元）消息给MME图3-2-2-5被叫时的Paging消息信元5、MMEt送Paging消息给eNodeReNodeB发起空口的Paging流程。6、UE建立连接并发送ExtendedServiceRequest消息给MME7、MM改送SGsAP-SERVICE-REQUEST息给MSCServe

23、r。MSCServer收到此消息，不再向MMEt发寻呼请求消息。为避免呼叫接续过程中，主叫等待时间过长，MSCServer收到包含空闲态指示的SGsServiceRequest消息，先通知主叫，呼叫正在接续过程中。8、MME送InitialUEContextSetup消息给eNodeB,包含CSFallbackIndicator。该消息指示eNodeB,UE因CSFBlk务需要回落至UUTRAN/GERAN9、UE回落到CS域之后，UE通过IU-CS口回PagingResponse消息给MSCServer,伴随着空口、A/Iu-CS接口连接的建立，建立呼叫。3.2.3 短消息业务与2/3G网络

24、下的短消息业务流程不同的是，SGs短消息功能不管是短消息始发还是终结流程，均不需要将UE回落到GERAN/UTRAN络，直接利用E-UTRAN网络为UE提供短消息业务。当用户附着在LTE网络中，发起短消息业务时，触发SGs接口始发短消息流程。UEMMEMSC/VLRHLR/HSSSMC-_a-卜1.UbinggeredServiceRequestprocedureIUMTDATANK-UNITDATA6.MO-_FORWARD_SMOHT_MESAG?UplinkMASTrT冲qi_DownlinkNAS3SGSAP-UMI任4.SGsAP-DOWNLransponhRGsAP-nnuvr生D

25、ownlinkNAST7MO_FORWARr：_sHORT-MESSAGLINK-JUNITDATAUNITDATAREQUESTancportinsport11aSGsAP-Uplink10,UplinkNASI2.SGfiAPRELEASl=LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析图3-2-3-1LTE网络下的始发短消息流程具体流程如下:1、UE处于空闲态，则UE在发送短消息前需要先发起始发短消息业务请求流程，伴随着空口RRC1接和S1信令连接的建立。2、UE发送UplinkNASTransport消息给MME相关的短消息信息CPDATA/RPDATA/TPDU/SMSSUBMI作为参数N

26、ASmessagecontainer打包在上行NAS消息里。3、MMEg询UE的SGs关联信息，确定目标MSCMME!过NASmessagecontainer信元将短消息打包在SGsAP-UPLINK-UNITDAT对息中（等同CS域CP_DATA肖息）发给MSC-ifn彳日二工.rrnTAmuirMr_UraEN_PE|6toownlinkunitdata?!unj,1iasJngiica-iiirja2D1V：3tt21TWC.WT1-ftfAP_g_FaRMgja3_g“C)nT_*flWCClL前EJMD.JU14-111I4IP1现mT1岁坦丁joUjjTTija4E?iu司,丁id

27、i再2CU-32-1IB4T4DmTRCMFttOhlBGtipii*hrmn=?EL=A：r=Crt.iEETtrc.m.froiQgSLQCATKM_UPWTE_REQUg：gT刘山W-Tl，&岳F141?T诟k*FI2(U-jj2!1Hj。2VUJJ1I，WU1tnnq2fu1IJC15iouajTiTlJlnoai4.I.nl.I如国足iOgn口ILOcCTDhUMjWTDBCEFTTNffJtLQCATim*PQMFLfTBWajFEii-i_iwDiL：ATiLiN1白二】用一hZml卜HnEiFmTwwmirgnJn-TRC_Sfl_TO_KJurwc_Mi_ijm二1r|Umv

28、siLcwMijjjr口/hrrrrr_*zQ兆stCOMMqNJEMTWCJflJTOJU1c二M二Leklita-h-j|i,.NfOkraFSETvSEiTTtET图3-2-3-2携带短消息内容的消息信元4、MSC攵至UMME勺SGsAP-UPLINK-UNITDATA肖息，返回SGsAP-DOWNLINK-UNITDATA息（等同CS域CP_Acknowledge消息），确认收到短消息，并向短消息中心转发短消息。5、MME各其中的NASmessagecontainer通过DownlinkNASTransport消息传给UELTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析6、 MSE短消息中心发

29、送主叫短消息在CS核心网传递的过程。7、 MSC攵到短消息中心的始发短消息响应。8、 MSC通过SGsAP-DOWNLINK-UNITDATAt（等同CS域CP_DATH肖息）将响应消息透传给MME9、 MME各短消息报告打包到DownlinkNASTransport消息中发给UB10、UE将短消息报告接收响应通过UplinkNASTransport发给MME11、MME!过SGsAP-UPLINK-UNITDATAf息向MS（M回短消息报告接收响应。12、MSmMM吸SGsAP-RELEASE-REQUEMt结束始发短消息流程。现网MSCF跟踪的短消息始发消息如下：时闾戳/消息接口消息类型T

30、RC_MI_FROM_SGSUPLINK_UNITDATA2014-02-1116:30:30TRC_MI_TO_E_0MAF_OPCN_R；Q川2014-02-1116:38:21；TRC_MITOSGSDOWNLINK.UNrDATA112014-02-1116:38:20TRC_MI_TO_E_GMAP_MO_FORWRD_8HOT_lulES8AGE_FiEQ102014-02-1119:3820-TRC_MI_TO_E_0MAF_DELIMITER_REQ汕2014-02-1116.38:21-TRC_MI_TO_SG3DOWNLINK_UNITDATA112014-02-1116.

31、38:23TRC_MI_FROM_E_GMAP_OPEN_CNF?020I4-Q2-1116.33.20TRC_MI_FRJM_E_GMAP_MO_F0RWRD_SHDT_MESSAijE_CNFro2014-02-1115:38:20TRC._MI_FROM_E_GMAP_CLOSE_IND酊2014-02-1115:38:21TRC_hll_FROM_SGUPLINK_lNITDATA522014-02-111B：38：Z1TRCMlTOSGSRELEASEREQUTn7HI4-02-111S-4S-55=TF?C_MI_FROM_SGIMSI_0FTACH.INriCATlCN2014-

32、02-1110:46:55TRC_MI_TQ_SGSIMSl_DETACH_ACK982014-02-111tf47；48TRC_MI_FROM_SGLOCATI0N_UPDA1E_REQUEST852014-02-111S4741就治/而审j6iidjjeoSrc川何一床s七百EK，.-丁.LT,W|F丁丁，,_一；!0111；&0-rfii：MlFFIM.-.LOvftT盯miNMJBQ皿点00第&IbIMUE.一siWSSs图4-1-1MSC上返回的失败消息结合4G用户在LTE网络下正常的联合附着信令流程可以看出，UE通过E-UTRAM络向MM跋起ATTACHRequest后，MMEB过

33、SGs接口向VLR发起LOCATONUPDATE_REQUEST联合位置更新，VLR收到MME勺请求后，正常流程下VLR此时应向HLR发起位置更新，但从跟踪的消息来看，VLR并未给HLR发位置更新消息，而是直接向MMEUSTATUS昔误消息，如上图红色框所示，此消息携带SGs-cause信元值为invalid-mandatory-information（9）”指示VLR返回给MME必选消息单元差错”原因值，且MMEnam的16进制数。解决方法：联合MM恻分析确认，产生此原因值的原因是MMEt送的SGs消息中携带的MMEnam潞式VLR无法识别，USN升级到USNV900R011C01SPC30

34、阪本后使用了新的R10协议版本来加密MM因ame,而MSC1用R8协议来解密，所以MSC6法解析导致流程无法继续。华为MME!过修改软参可控制发给MSJ肖息的MMEnam潞式，MM即定义了长度标示格式（R10协议）、点分格式（R8协议）两种name格式，系统默认为第一种。通过将MME的软参Byte_Ex31Bit5设置为点分格式后问题解决。4.2 案例二：4G用户在LTE网络下无法做被叫问题现象：4G用户开机登网在LTE网络正常，当用户使用语音业务CSFB回落到2/3G网络后，用户再做被叫时提示“无法接通”，手机上无网络标志。问题定位：分别在MMEHLReNodeB跟踪用户消息，在MMEk跟到

35、的消息如下:LTE网络下的4G业务流程浅析及案例分析04:10:195S5-08SFP11SGfnI.IWEISGSfi|Fr靴M3GreataSsicnRespons*04101-9757OSSPP11MUE一戊ProtocolTtacbriflUpdateAccepl1019770ftQSCP11MUEen&deBPr&tocoiDonlin*.MASTransport04101S020:9SGP11erjodeB-MMEProtocolUplinkNASTransport0410.15011叵6SPF11Ue-闻1正PrcrtocolTracingM灶aUpdateComp-lele,1

36、1).12削.8.SPP.11UME(SGSNi-SG；F忖2gl口力什BearerCommand41世钟ft：SSPP11ProtocolModtf-.Ee-arsrCornmariid0410:1-93340：Q-SGP11UME-er4od46LL；2ofnn3nd0410:19sibO9SGP11：eNodeB-HMEProtocolUEContesRjJea&e-Cqf匚电抖10I&12pasppnSGrMMt.i(SGSN；ProtocolupdateB&arerRequesrM1015七133:85FP11StirJEf&G3N)FroMmUpdateB&arerequeat04

37、10205：SSPP1t；UEProtocol0410035009SGP11MME-由|隔而制CMltXlStfup电单Ml04100朝5O:9:SGP1eKode&MMEProtocol.1R口口二甘山年亩E1中工：1句M10:20387&gSGP11erJodeQ-jMMEProtocoltniulC&nTej(tSetupFailure0410203S508SPP1TMME-UProtoaiiServic?Re：e(T-3韩g就P11MME惮G$N产剑酎8MS。电阉电$锦加gR”收染0410203跖08SPP1tMUE：GSW.SGProtocol图4-2-1初始化上下文失败消息用户附着在LTE网络上，由于CSF城者其他原因重选到2/3G网络，且再次TAULTE网络成功，此时UE发起了servicerequest流程，MME攵到后发起InitialContextSetupRequest流程，但eNodeB初始上下文建立失败。打开eNodeB发给MME勺InitialContextSetupFailure失败消息可以看到，eNodeB返回失败原因值为failure-in-radio-interface-pr