LTE信令流程学习总结(二)

信令流程学习总结（二）------------寻呼和切换信令流程系统的总体网络结构LTE系统的总体网络包括三个部分，UE（用户设备）、eNodeB（演进型接入网）、EPC（演进型核心网），总体结构图如下：核心网（EPC）主要逻辑网络实体核心网主要包括MME、S-GW、P-GW、HSS、PCRF四种网络实体，每种实体对应不同的功能和业务类型：MME：是一个信令实体，主要负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能；S-GW：主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能，支持3GPP不同接入技术的切换，发生切换时作为用户面的锚点；PDN-GW：EPS锚点，即是3GPP与non-3GPP网络间的用户面数据链路的锚点，负责管理数据路由，管理接入间的移动，还负责DHCP、策略执行、计费等功能；HSS(归属用户服务器)：核心网主要数据库，包括用户相关信息；HLR(归属位置寄存器)，是HSS的一部分；PCRF(策略和计费规则功能)：业务流检测、策略实施、基于流付费的功能实体；UE的状态UE有两种基本运行模式：空闲模式与连接模式。UE开机后停留在空闲模式下，通过非接入层表示，如IMSI,P-TMSI,TMSI等标识来区分。UTRAN不保留空闲模式下的UE信息，仅能够寻呼LAC区中的所有UE或同一寻呼时刻的所有UE。当UE完成RRC连接建立后，才会从空闲模式转移到连接模式，当RRC连接释放后UE从连接模式转移到空闲模式。UE连接模式下共有四种状态：CELL_PCH,URA_PCH,CELL_FACH,CELL_DCH。四种状态转移如下：NAS层的终端也有三种状态，LTE-DETACHED、LTE-IDLE、LTE-ACTIVE。LTE-DETACHED：网络和UE侧均没有RRC实体，此时UE通常处于关机、去附着、UE开机但没有向网络注册，可能因为没注册或无适合可用的网络下注册失败等状态；LTE-IDLE：对应RRC的IDLE状态，UE已注册到网络，但未激活，处于低功耗模式下。分组核心域已经了解到UE的位置，如有服务建立，UE能在非常短时间内切换到ACTIVE模式，继续先前激活的数据会话；LTE-ACTIVE：对应RRC的connected状态，UE和网络实际交换数据和信令的惟一一个激活状态；寻呼寻呼的定义网络可以向空闲状态和连接状态的UE发送寻呼，寻呼过程可以由核心网触发，用于通知某个UE接收寻呼请求，或者由eNodeB触发，用于通知系统信息更新，以及通知UE接收ETWS以及CMAS等信息。寻呼的功能及原理寻呼过程是S1接口过程，MME通过向eNB发送寻呼消息来发起寻呼过程。对于UE注册的TA，若eNB包含该TA小区，则寻呼消息就应发到该eNB。每个eNB可以包含属于不同TA的小区，但每个小区只属于一个TA。寻呼过程是通过NAS层给MME发起寻呼响应，是能在特定eNB内寻呼到UE。寻呼的几个参数DRX:DiscontinuousReception，非连续接收；终端在一个DRX的周期内，可以只在相应的寻呼无线帧(Pf)上的寻呼时刻(PO)先去监听PDCCH上是否携带有P—RNTI，进而去判断相应的PDSCH上是否有承载寻呼消息。如果在PDCCH上携带有P—RNTI，就按照PDCCH上指示的PDSCH的参数去接收PDSCH上的数据；如果终端在PDCCH上未解析出P—RNTI，则无需再去接收PDSCH物理信道，就可以依照DRX周期进入休眠。利用这种机制，在一个DRX周期内，终端可以只在PO出现的时间位置上去接收PDCCH，然后再根据需要去接收PDSCH。而在其它时间可以睡眠，以达到省电的目的。SFN：SystemFrameNumber，系统帧号；PO：PagingOccasion，寻呼时刻；PF：PagingFrame，寻呼帧；在LTE的物理层协议中，其无线帧帧号的重复周期是1024，因此每个无线帧帧号的取值范围是0～1023。每个无线帧又被分成10个子帧，其子帧编号的取值范围是0～9。因此终端需要先计算出所监听的PDCCH出现的无线帧帧号(PF)，然后再计算出PF上的寻呼时刻(PO)，就可以精确地知道所监听的PDCCH物理信道的具体位置。P-RNTI:pagingradionetworktemporaryidentity，无线网络临时标识；寻呼消息是由PCCH逻辑信道承载的，PCCH逻辑信道的数据块又是由PCH传输信道来承载，而PCH传输信道的数据块又是由PDSCH物理信道来承载的。由于PDSCH是下行共享物理信道，所以其上除了可以承载PCH传输信道之外，还可以承载DL—SCH传输信道。因此在接收寻呼消息之前，终端需要先去监听PDCCH物理信道，然后根据PDCCH物理信道上是否有携带P-RNTI，来判断网络在本次寻呼周期是否有发寻呼消息给自己。S_TMSI：SystemArchitectureEvolutionTemporaryMobileSubscriberIdentity，基于安全考虑，隐藏用户的ID，使用临时的移动用户标识；在寻呼消息中如果所指示PagingID是S-TMSI，则表示本次寻呼是一个正常的业务呼叫；如果PagingID是IMSI，则表示本次寻呼是一次异常的呼叫，用于网络侧的错误恢复，此种情况下终端需要重新做一次附着(Attach)过程。IMSI:InternationalMobileSubscriberIdentity，国际移动用户标识；寻呼的过程S1接口上的寻呼S1接口上的寻呼由S1AP负责，MME通过S1接口向eNB传送S1AP寻呼消息，发起寻呼过程。寻呼过程中携带TA列表、CSG列表、DRX参数以及UE相关标识。接收到MME的寻呼消息后，eNB会检查其下小区中哪些小区归属于该TA列表，并在这些小区中进行无线接口上的寻呼。无线接口上的寻呼在以下三种场景下，eNB需要在空口上发起寻呼：（1）、当需要把寻呼消息传给RRC空闲态的UE时；（2）、需要把系统信息变更的消息传递给处于RRC空闲态或连结态的UE时；（3）、需要向UE提供ETWS信息时；UE收到寻呼消息后通常会发起RRC连接建立过程来响应系统的寻呼。此时激活专用承载，UE由IDLE状态转换到ACTIVE状态。寻呼的流程UE处于IDLE态且网络侧有数据要发送给UE网络侧通知UE系统消息更新或有ETWS时如果UE接收到的Paging消息指示系统消息更新，UE需重新解析系统消息，并使用新接收系统消息中的网络配置参数。如果UE接收到得Paging消息携带ETWS指示消息，UE应立即解析SIB1消息。如果SIB1指示有SIB10的调度，UE应解析SIB10；如果SIB1指示有SIB11的调度，UE应解析SIB11。切换切换的定义切换是指UE在连接状态下，在不同的小区间移动，完成UE上下文的更新。切换的目的基于覆盖的切换：移动通信中为了解决用户在移动的过程中业务的连续性。基于负载的切换：基于负载状况触发的切换，保证整个系统的性能最优。切换的分类按照物理上UE与不同小区的连接状态分类，分为硬切换与软切换，硬切换是指UE与原小区断开连接后再与目标小区建立连接，软切换是指UE在与目标小区建立连接后再与原小区断开连接。LTE系统内切换三种分类：站内切换、站间X2切换、站间S1切换：切换的阶段切换包括切换测量、切换决策、切换执行三个阶段测量阶段，UE根据eNB下发的测量配置消息进行相关测量，并将测量结果上报给eNB。决策阶段，eNB根据UE上报的测量结果进行评估，决定是否触发切换。执行阶段，eNB根据决策结果，控制UE切换到目标小区，由UE完成切换。eNB内小区间切换eNB内的小区间切换分同频切换和异频切换2种，作用如下：切换只是更新Uu口资源，源小区和目标小区的资源申请和资源释放都通过eNB内部消息实现；没有eNB间的数据转发，同时也没有UE的随机接入过程，也不需要与核心网有信令交互。

5.5.1eNB内小区间切换流程：UE在源小区上报测量报告UE在目标小区接入完成切换，释放源小区资源eNodeB在目标小区完成准入和无线资源分配后，发切换命令

eNB间通过X2UE在源小区上报测量报告UE在目标小区接入完成切换，释放源小区资源eNodeB在目标小区完成准入和无线资源分配后，发切换命令A3或A4触发事件上报，当目标小区和源小区分别属于2个X2链路的eNB时，引发eNB间的X2切换,前提是2个eNB之间配置了X2关系当源eNB收到UE的测量上报，并判决UE向目标eNB切换时，会直接通过X2接口向目标eNB申请资源，完成目标小区的资源准备，之后通过空口的重配消息通知UE向目标小区切换，在切换成功后，目标eNB通知源eNB释放原来小区的无线资源。此外还要将源eNB未发送的数据转发给目标eNB，并更新用户平面和控制平面的节点关系。

SourceeNodeB下发测量控制信息，通知UE启动邻区测量TargeteNB收到Source发来的HandoverReq消息后，会根据其携带的业务信息开始准入，并进行无线资源配置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。开始数据转发TargeteNB把在本eNB内的准入结果和无线资源配置信息返回给SourceeNBSourceeNodeB下发测量控制信息，通知UE启动邻区测量TargeteNB收到Source发来的HandoverReq消息后，会根据其携带的业务信息开始准入，并进行无线资源配置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。开始数据转发TargeteNB把在本eNB内的准入结果和无线资源配置信息返回给SourceeNB，至此切换准备阶段结束UE侦测到满足条件的小区后，上报测量报告。发起切换准备过程，由SourceeNB发送HandoverRequest消息给TargeteNB。主要携带当前UE的业务信息和其他接入层信息（加密、完整性、测量）PathSwitch完成后，目标eNB会通知源eNB释放资源，从而完成切换流程MME在完成S-GW的用户面切换后，会给TargeteNB发送PathSwitchRsp消息，通知用户面切换完成TargeteNB收到UE发来的HandoverConfirm消息后，会向MME发起PathSwitch过程，完成用户面的切换UE和目标eNB完成随机接入后，在目标侧eNB发送切换完成消息SourceeNB把TargeteNB发来的Container直接通过空口消息发给UE，告知切换SourceeNodeB根据切换算法和当前状态做出切换判决用户已经接入，并且已经在做业务S1切换的流程和X2类似，不同点在于有没有eNB之间的X2链路。如果没有配置X2链路，eNB间的切换走S1口切换；如果同时配置了X2和S1链路，eNB间的切换优先走X2切换。如果选择了S1切换，则HandoverRequest、HandoverRequestAcknowledge及数据转发需要走S1口转发

eNB间通