01_LO_SP2002_C01_LTE空口协议及信令流程-76.ppt

1、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Service Request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Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程,LTE系统架构,LTE/SAE系统结构演进,网络结构扁平化 E-UTRAN只有一种 网元E-Node B,全IP 媒体面控制面分离 与传统网络互通,LTE网元功能,LTE协议结构,信令流,数据流,E-Node B,PHY,UE,PHY,MAC,RLC,MAC,MME,RLC

2、,NAS,NAS,RRC,RRC,PDCP,PDCP,APP,UDP,GTPU,IP,S,1,AP,SCTP,SGW,IP,UDP,GTPU,IP,SCTP,S,1,AP,X,2,AP,控制面协议架构,UE,eNode-B,MME,控制面协议架构,UE,eNode-B,MME,RRC 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,UE,eNode-B,MME,用户面协议架构,UE,eNode-B,MM

3、E,RLC 子层执行的功能: PDU传输 ARQ 包的组合和拆分,PDCP 子层执行的功能: 头压缩 加密,MAC 子层执行的功能: 调度 HARQ 逻辑信道优先级处理 PDU组包和解复用,物理层(L1)执行的功能： 无线接入 功率控制 MIMO,EPS承载业务架构,承载概念,GBR/ Non-GBR 承载：在承载建立或修改过程中通过例如eNode B接纳控制等功能永久分配专用网络资源给某个保证比特速率（Guaranteed Bit Rate，GBR）的承载，可以确保该承载的比特速率。否则不能保证承载的速率不变则是一个 Non-GBR 承载 默认承载（Default Bearer）：一种满足默

4、认QOS的数据和信令的用户承载，提供尽力而为的IP连接。默认承载为Non-GBR 承载。默认承载为UE接入网络时首先建立的承载，该承载在整个PDN连接周期都会存在，为UE提供到PDN的“永远在线”的IP连接。 专用承载：对某些特定业务所使用的SAE承载。一般情况下专用承载的QOS比默认承载高，专用承载可以是GBR或Non-GBR 承载。,连接概念,Uu空口(X1)：UE与eNode B之间的空中接口。 S1接口： eNode 与EPC之间的接口。 UE-associated logical S1-connection：UE相关S1逻辑连接，对于某个UE-associated logical S

5、1-connection在MME侧用MME UE S1AP ID 标识，在 eNB侧用eNB UE S1AP ID 标识，此连接可能在S1 UE context 建立之前存在。 NAS signalling connection：NAS信令连接，是UE与MME之间端到端的连接，NAS信令连接包括“LTE-Uu”空口的RRC连接和S1口的S1 AP连接。,教学内容,LTE空口协议介绍 开机附着/去附着 UE发起Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程,开机附着,开机附着,NAS信令连接建立,建立RRC连接 建S1连接,Attach Request,RRCC

6、onnectionSetupComplete、InitialUEMessage把NAS消息Attach Request发送到EPC。,InitialContextSetupRequest,该消息为MME向eNB发起的初始上下文建立请求，请求eNB建立承载资源，同时带安全上下文，可能带用户无线能力、切换限制列表等参数。 UE的安全能力参数是通过attach request消息带给核心网的，核心网再通过该消息送给eNB。,UE Capability Enquiry,如果消息InitialContextSetupRequest带了UE Radio Capability IE，则eNB不会发送UECa

7、pabilityEnquiry消息给UE，否则会发送，UE上报无线能力信息后，eNB再发UE Capability Info Indication给核心网上报UE的无线能力信息。,UECapability Enquiry,带如果消息InitialContextSetupRequest带了UE Radio Capability IE，则eNB不会发送UECapabilityEnquiry消息给UE。,LTE中的密钥体系,密钥体系,Distribution of authentication data,Auth authentication vector 四元组：RAND、AUTN、XRES、KA

8、SME 3G：AV五元组：RAND、AUTN、XRES、CK、IK,鉴权,UE收到Authentication Request消息后，首先验证AUTN的新鲜性，如果验证通过，则完成了UE对MME的认证，认为接入的网络是可信任的。 USIM计算出RES。 UE响应包括RES的Authentication Response消息。 MME检查RES和XRES是否一致，如果一致，则完成了MME对UE的认证，认为该UE是合法的。,安全模式命令,NAS层安全模式命令 MME和UE两端协商NAS算法 计算NAS完整性保护密钥和加密密钥 AS层安全模式命令 eNB和UE两端协商AS算法 计算NAS完整性保护密

9、钥和加密密钥,NAS安全模式命令,MME根据UE上报的安全能力，选择NAS层使用的加密算法和完整性保护算法。 MME向UE发送NAS安全模式命令消息,AS安全模式命令,AS层安全模式命令过程由eNB发起 发送Security Mode Command，该消息被完整性保护，发送该消息后，启动下行方向对RRC消息和用户数据加密保护 UE进行完整性校验,NAS信息发送,UL Information Transfer(UU) Uplink NAS Transport(S1) DL Information Transfer(UU) Downlink NAS Transport(S1),非关机去附着流程:

10、RRC_IDLE（1）,非关机去附着流程:RRC_IDLE（2）,去附着流程: RRC_CONNECTED（非关机）,非关机去附着，则会 收到MME的Detach Accept响应消息和 eNB的RRC Connection Release消息.,关机去附着流程,附着/去附着跟踪信令,非关机去附着过程（RRC_CONNECTED）,教学内容,LTE空口协议介绍 开机附着/去附着 UE发起Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程,UE发起的Service Request过程,UE发起的Service Request过程,教学内容,LTE空口协议介绍 开机附

11、着/去附着 UE发起Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程,寻呼流程,MME触发寻呼,寻呼流程,系统消息改变触发寻呼,教学内容,LTE空口协议介绍 开机附着/去附着 UE发起Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程,TAU流程,IDLE下，如果有上行数据或者上行信令（与TAU无关的）发送，UE可以在TAU request消息中设置an “active”标识，来请求建立用户面资源，并且TAU完成后保持NAS信令连接。如果没有设置“active”标识，则TAU完成后释放NAS信令连接。 如果TAU accept分配了

12、一个新的GUTI，则UE需要回复TAU complete，否则不用回复。,TAU流程：RRC_IDLE不设置“active”标识（1）,TAU流程：RRC_IDLE不设置“active”标识（2）,TAU流程：RRC_IDLE不设置“active”标识（3）,TAU流程：RRC_IDLE设置“active”标识（1）,TAU流程：RRC_IDLE设置“active”标识（2）,TAU流程：RRC_IDLE设置“active”标识（3）,TAU流程：RRC_CONNECTED发起的流程,TAU流程：RRC_CONNECTED发起的流程,教学内容,LTE空口协议介绍 开机附着/去附着 UE发起Se

13、rvice Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程,切换,LTE测量 测量事件 测量建立 测量报告 Intra-eNB HandOver：同一基站内不同小区间切换流程 Inter-eNB HandOver：不同基站间小区切换 S1 Based Handover：基于S1接口切换流程 X2 Based Handover：基于X2接口切换流程,LTE测量,测量事件 A1事件：服务小区质量高于一个绝对门限 A2事件：服务小区质量低于一个绝对门限 A3事件：邻区比服务小区质量高于一个绝对门限， A4事件：邻区质量高于一个绝对门限 A5事件：服务小区质量低于一个绝对门限1，且邻

14、区质量高于一个绝对门限2 B1事件：异系统邻区质量高于一个绝对门限 B2事件：服务小区质量低于一个绝对门限1且异系统邻区质量高于一个绝对门限2,LTE测量,测量建立：RRC连接建立后，与 承载UE上下文建立消息的第一次RRCConnection Reconfiguration消息一起下发,LTE测量,测量报告：UE通过Measurement Report发送测量结果,Intra-eNB HandOver,Inter-eNB X2 HandOver（1）,Inter-eNB X2 HandOver（2）,源侧信令跟踪 目标侧信令跟踪,Inter-eNB S1 HandOver（1）,Inter-

15、eNB S1 HandOver（2）,源侧信令跟踪 目标侧信令跟踪,Inter-eNB S1 HandOver（3）,源eNB向MME发起切换Required,Inter-eNB S1 HandOver（4）,MME向目标eNB发起切换Request,Inter-eNB S1 HandOver（5）,MME向源eNB发起切换命令,Inter-eNB S1 HandOver（6）,源eNB向UE发送RRCConnection Reconfiguration，消息中包含专用Preamble，表明是非竞争的RA。,教学内容,LTE空口协议介绍 开机附着/去附着 UE发起Service Request流程 寻呼流程 TAU流程 切换流程 专用承载流程,专