LTE信令流程分析

基本概念
协议栈结构
RLC（Radio Link Control）功能：
分段和级联
ARQ功能 轮询 重组 重排序 按序递交
RLC重建立 PDU重分段
用户面协议内部的关系
基本概念
协议栈结构
PDCP（Packet Data Convergence Protocol ）功能：
头压缩和解压缩 用户数据传输 支持无损 SRNS 重定位 完整性保护 (控制面) 加密 /解密 (用户面 )
P-GW (PDN Gateway，负责用户数据包与其他网络的处理 )
接入网（也称E-UTRAN）由eNodeB构成
网络接口
S1接口：eNodeB与EPC X2接口：eNodeB之间 Uu接口：eNodeB与UE
NOTE: 和UMTS 相比，由于 NodeB 和 RNC 融 合为网元 eNodeB , 所以TD-LTE 少了Iub接口。
重复检测 (重建立 ) 定时丢弃 (QOS 低时延 )
用户面协议内部的关系
基本概念
协议栈结构
S1接口协议栈
S1接口
基本概念
接口功能
控制层为了可靠的传输信令消息，在 IP层之 上添加了 SCTP
S1控制面主要功能：
EPC承载服务管理功能； S1 接口UE上下文释放功能； ACTIVE状态下UE的移动性管理功能 S1接口的寻呼； NAS信令传输功能； 漫游于区域限制支持功能；
NAS节点选择功能； 初始上下文建立过程；
UDP/IP 之上的 GTP-U 用来传输 S-GW 与 eNB之间的用户平面 PDU
S1用户面主要功能为 :
在S1接口目标节点中指示数据分组所属 的SAE接入承载； 移动性过程中尽量减少数据的丢失； 错误处理机制；
3G中控制平面不存在 PDCP 协议栈，由 RLC层提供无线信令承载 SRB RLC层依然提供 TM/UM /AM 三种传输模式 3G中UM/AM 传输模式下的加密由 RLC层实现， TM模式下的加密由 MAC层实现 3G中含有多个 MAC 实体： MAC-b, MAC-c/sh, MAC-d, MAC-hs ，而LTE仅存在一个 MAC 实体
S1释放流程
移动性管理
TAU 切换 小区重选
附录
LTE网络结构
M M E / S -G W
M M E / S -G W
S1 S1
eN B
X2
X2 eNB
S1 S1
eNB
X2
E -U T R A N
基本概念
网络架构
MME ：移动性管理实体 PCRF ：负责策略和计费控制 SGSN ：业务 GPRS 支撑节点 HSS ： 归属用户服务器
网元间用户面整体协议栈
基本概念
协议栈结构
用户面协议栈
安全方面的功能，用户面的加密和解密功能由PDCP子层完成，而3G中用 户数据的加密和解密由RLC和MAC层完成 仅存在一个MAC实体 3G中PDCP层仅用于承载PS业务，广播和多播业务由BMC层协议承载
网元间用户面整体协议栈
基本概念
协议栈结构
用户面协议内部的关系
X2接口类似于 Iur接口， S1接口类似于 Iu接口
EPC与E-UTRAN功能划分
EUTRAN
基本概念
网络架构
EPC
UU
EPC与E-UTRAN功能划分
基本概念
网络架构
LTE中核心网演进方向为EPC演进核心网（Evolved Packet Core），包含MME （Mobility Management Entity）和S-GW（Serving Gateway），无线接入网 UTRAN（Universal Terrestrial Radio Access Network） 演进方向为EUTRAN（Evolved UTRAN）。EPC和
网元间控制面整体协议栈
基本概念
协议栈结构
NAS RRC PDCP
Relay
RRC PDCP
S1-AP SCTP
NAS
S1-AP SCTP
RLC
RLC
IP
IP
MAC
MAC
L2
L2
L1 UELTE-Uu源自L1L1eNodeB
S1-MME
L1 MME
控制面协议栈
控制平面RRC协议数据的加解密和完整性保护功能，在LTE中交由PDCP层完成 与3G的异同：
TD-LTE信令流程 分析
黄勇 2013年08月
主要内容
基本概念
网络架构 协议栈结构 接口功能
UE的工作模式与状态 无线承载的分类 NAS消息分类
空口基本信令流程
系统消息 随机接入 寻呼
RRC连接建立、重配、重建 立、释放 测量
端到端业务建立/释放相 关流程
Attach流程 Detach流程 Service Request过程 专用承载建立流程 专用承载修改流程 专用承载释放流程
EUTRAN合称EPS演进分组系统（Evolved Packet System）
EPC与E-UTRAN功能简述
基本概念
网络架构
功能概述
eNB功能：
无线资源管理相关的功能，包括无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、上 / 下行动态资源分配 /调度等；
IP头压缩与用户数据流加密； UE附着时的 MME选择； 提供到 S-GW 的用户面数据的路由； 寻呼消息的调度与传输； 系统广播信息的调度与传输； 测量与测量报告的配置。
网络实体
基本概念
网络架构
LTE网络实体
整个TD-LTE系统由3部分组成：
核心网 （EPC, Evolved Packet Core ）
接入网 （eNodeB）
用户设备 （UE）
EPC分为三部分：
MME
(Mobility Management Entity, 负责信令处理部分）
S-GW (Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分）
基本概念
协议栈结构
层2协议架构（DL）
层2协议架构（UL）
逻辑信道、传输信道和物理信道映射关系见附录
用户面协议内部的关系
基本概念
协议栈结构
MAC（Media Access Control）功能：
信道映射 传输格式选择（调制方式、信道编码） 逻辑信道复用、解复用 动态调度 混合重传
用户面协议内部的关系
MME功能：
寻呼消息分发， MME负责将寻呼消息按照一定的原则分发到相关的 eNB； 安全控制； 空闲状态的移动性管理；
EPC 承载控制； 非接入层信令的加密与完整性保护。
服务网关功能：
终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包； 支持由于 UE移动性产生的用户平面切换。
PDN网关功能：
逐用户数据包的过滤和检查 用户 IP 分配、合法监听、上下行业务级的收费、上下行业务级速率控制等