LE空口协议及信令流程讲义

LTE空口协议及信令流程教学目标熟悉LTE空口协议介绍熟悉开机附着/去附着熟悉ServiceRequest流程熟悉寻呼流程熟悉TAU流程熟悉切换流程熟悉专用承载建立流程教学内容LTE空口协议介绍开机附着/去附着UE发起ServiceRequest流程寻呼流程TAU流程切换流程专用承载流程LTE系统架构eNodeB间的接口MME/S-GWMME/S-GWX2S1MobilityManagementServingGatewayMME/SGW与eNodeB的接口EPCE-UTRANEPSeNodeBX2X2eNodeBeNodeBUuUEEvolvedPacketSystem–EPSEvolvedPacketCore–EPCLTE/SAE系统结构演进SGi

S4

S3

S1-MME

PCRFS7

S6a

HSSS10

UEGERAN

UTRAN

SGSN

LTE-Uu

E-UTRAN

MMES11

S5

ServingGateway

PDN

Gateway

S1-U

Operator'sIPServices(e.g.IMS,PSSetc.)Rx+

网络结构扁平化

E-UTRAN只有一种网元—E-NodeB全IP媒体面控制面分离与传统网络互通LTE网元功能MMEServingGWPDNGWE-NodeBNAS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3GPPNodeB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-NodeBPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCPAPPUDPGTPUIPS1APSCTPSGWIPUDPGTPUIPSCTPS1APX2AP控制面协议架构UEeNode-BMME控制面协议架构UEeNode-BMMERRC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UEeNode-BMMESAEGateway用户面协议议架构UEeNode-BMMESAEGatewayRLC子层执行的的功能:PDU传输ARQ包的组合和和拆分PDCP子层执行的的功能:头压缩加密MAC子层执行的的功能:调度HARQ逻辑信道优优先级处理理PDU组包和解复复用物理层(L1)执行的功能能：无线接入功率控制MIMOEPS承载载业务架构构承载概念GBR/Non-GBR承载：在承承载建立或或修改过程程中通过例例如eNodeB接纳控制等等功能永久久分配专用用网络资源源给某个保保证比特速速率（GuaranteedBitRate，GBR）的承载，，可以确保保该承载的的比特速率率。否则不不能保证承承载的速率率不变则是是一个Non-GBR承载默认承载（（DefaultBearer）：一种满满足默认QOS的数据和信信令的用户户承载，提提供尽力而而为的IP连接。默认认承载为Non-GBR承载。默认认承载为UE接入网络时时首先建立立的承载，，该承载在在整个PDN连接周期都都会存在，，为UE提供到PDN的“永远在在线”的IP连接。专用承载：：对某些特特定业务所所使用的SAE承载。一般般情况下专专用承载的的QOS比默认承载载高，专用用承载可以以是GBR或Non-GBR承载。连接概念Uu空口(X1)：UE与eNodeB之间的空中中接口。S1接口：eNode与EPC之间的接口口。UE-associatedlogicalS1-connection：UE相关S1逻辑连接，，对于某个个UE-associatedlogicalS1-connection在MME侧用MMEUES1APID标识，在eNB侧用eNBUES1APID标识，此连连接可能在在S1UEcontext建立之前存存在。NASsignallingconnection：NAS信令连接，，是UE与MME之间端到端端的连接，，NAS信令连接包包括“LTE-Uu”空口的RRC连接和S1口的S1AP连接。教学内容LTE空口协议介介绍开机附着/去附着UE发起ServiceRequest流程寻呼流程TAU流程切换流程专用承载流流程开机附着开机附着NAS信令令连接建立立建立RRC连接建S1连接AttachRequestRRCConnectionSetupComplete、InitialUEMessage把NAS消息AttachRequest发送到EPC。InitialContextSetupRequest该消息为MME向eNB发起的初始始上下文建建立请求，，请求eNB建立承载资资源，同时时带安全上上下文，可可能带用户户无线能力力、切换限限制列表等等参数。UE的安全能力力参数是通通过attachrequest消息带给核核心网的，，核心网再再通过该消消息送给eNB。UECapabilityEnquiry如果消息InitialContextSetupRequest带了UERadioCapabilityIE，则eNB不会发送UECapabilityEnquiry消息给UE，否则会发发送，UE上报无线能能力信息后后，eNB再发UECapabilityInfoIndication给核心网上上报UE的无线能力力信息。UECapabilityEnquiry带如果消息息InitialContextSetupRequest带了UERadioCapabilityIE，则eNB不会发送UECapabilityEnquiry消息给UE。LTE中的的密钥体系系密钥体系DistributionofauthenticationdataAuthauthenticationvector四元组：RAND、AUTN、XRES、KASME3G：AV五元组：RAND、AUTN、XRES、CK、IK鉴权UE收到AuthenticationRequest消息后，首首先验证AUTN的新鲜性，，如果验证证通过，则则完成了UE对MME的认证，认认为接入的的网络是可可信任的。。USIM计算出RES。UE响应包括RES的AuthenticationResponse消息。MME检查查RES和XRES是否否一一致致，，如如果果一一致致，，则则完完成成了了MME对UE的认认证证，，认认为为该该UE是合合法法的的。。安全全模模式式命命令令NAS层安安全全模模式式命命令令MME和UE两端端协协商商NAS算法法计算算NAS完整整性性保保护护密密钥钥和和加加密密密密钥钥AS层安安全全模模式式命命令令eNB和UE两端端协协商商AS算法法计算算NAS完整整性性保保护护密密钥钥和和加加密密密密钥钥NAS安安全全模模式式命命令令MME根据据UE上报报的的安安全全能能力力，，选选择择NAS层使使用用的的加加密密算算法法和和完完整整性性保保护护算算法法。。MME向UE发送送NAS安全全模模式式命命令令消消息息AS安安全全模模式式命命令令AS层安安全全模模式式命命令令过过程程由由eNB发起起发送送SecurityModeCommand，该该消消息息被被完完整整性性保保护护，，发发送送该该消消息息后后，，启启动动下下行行方方向向对对RRC消息息和和用用户户数数据据加加密密保保护护UE进行行完完整整性性校校验验NAS信信息息发发送送ULInformationTransfer(UU)UplinkNASTransport(S1)DLInformationTransfer(UU)DownlinkNASTransport(S1)非关关机机去去附附着着流流程程:RRC_IDLE（（1））非关关机机去去附附着着流流程程:RRC_IDLE（（2））去附附着着流流程程:RRC_CONNECTED（（非非关关机机））非关关机机去去附附着着，，则则会会收到到MME的DetachAccept响应应消消息息和和eNB的RRCConnectionRelease消息息.关机机去去附附着着流流程程附着着/去去附附着着跟跟踪踪信信令令非关关机机去去附附着着过过程程（（RRC_CONNECTED））教学学内内容容LTE空口口协协议议介介绍绍开机机附附着着/去附附着着UE发起起ServiceRequest流程程寻呼呼流流程程TAU流程程切换换流流程程专用用承承载载流流程程UE发发起起的的ServiceRequest过过程程UE发发起起的的ServiceRequest过过程程教学学内内容容LTE空口口协协议议介介绍绍开机机附附着着/去附附着着UE发起起ServiceRequest流程程寻呼呼流流程程TAU流程程切换换流流程程专用用承承载载流流程程寻呼呼流流程程MME触发发寻寻呼呼寻呼呼流流程程系统统消消息息改改变变触触发发寻寻呼呼教学学内内容容LTE空口口协协议议介介绍绍开机机附附着着/去附附着着UE发起起ServiceRequest流程程寻呼呼流流程程TAU流程程切换换流流程程专用用承承载载流流程程TAU流流程程IDLE下下，，如如果果有有上上行行数数据据或或者者上上行行信信令令（（与与TAU无无关关的的））发发送送，，UE可可以以在在TAUrequest消消息息中中设设置置an““active””标标识识，，来来请请求求建建立立用用户户面面资资源源，，并并且且TAU完完成成后后保保持持NAS信信令令连连接接。。如如果果没没有有设设置置““active””标标识识，，则则TAU完完成成后后释释放放NAS信信令令连连接接。。如果TAUaccept分分配了一一个新的的GUTI，则则UE需需要回复复TAUcomplete，否则则不用回回复。TAU流流程：RRC_IDLE不设设置“active””标识（（1）TAU流流程：RRC_IDLE不设设置“active””标识（（2）TAU流流程：RRC_IDLE不设设置“active””标识（（3）TAU流流程：RRC_IDLE设置置“active”标标识（1）TAU流流程：RRC_IDLE设置置“active”标标识（2）TAU流流程：RRC_IDLE设置置“active”标标识（3）TAU流流程：RRC_CONNECTED发起的的流程TAU流流程：RRC_CONNECTED发起的的流程教学内容容LTE空口协议议介绍开机附着着/去附着UE发起ServiceRequest流程寻呼流程程TAU流程切换流程程专用承载载流程切换LTE测量测量事件件测量建立立测量报告告Intra-eNBHandOver：同一基基站内不不同小区区间切换换流程Inter-eNBHandOver：不同基基站间小小区切换换S1BasedHandover：基于S1接口切换换流程X2BasedHandover：基于X2接口切换换流程LTE测测量测量事件件A1事件：服服务小区区质量高高于一个个绝对门门限A2事件：服服务小区区质量低低于一个个绝对门门限A3事件：邻邻区比服服务小区区质量高高于一个个绝对门门限，A4事件：邻邻区质量量高于一一个绝对对门限A5事件：服服务小区区质量低低于一个个绝对门门限1，且邻区区质量高高于一个个绝对门门限2B1事件：异异系统邻邻区质量量高于一一个绝对对门限B2事件：服服务小区区质量低低于一个个绝对门门限1且异系统统邻区质质量高于于一个绝绝对门限限2LTE测测量测量建立立：RRC连接建立立后，与与承载UE上下文建建立消息息的第一一次RRCConnectionReconfiguration消息一起起下发LTE测测量测量报告告：UE通过MeasurementReport发送测量量结果Intra-eNBHandOverInter-eNBX2HandOver（（1）Inter-eNBX2HandOver（（2）源侧信令令跟踪目标侧信信令跟踪踪Inter-eNBS1HandOver（（1）Inter-eNBS1HandOve