LTE完整信令流程分析
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移动性管理
TAU 切换 小区重选
附录
E-UTRAN网络结构
LTE网络架构
基本概念
网络架构
MME / S-GW
MME / S-GW
S1
S1 S1
S1
X2 eNB
X2
eNB
eNB
X2
E-UTRAN
LTE主要3GPP规范见附录
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 ）
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；
MBMS支持功能；
分组丢失检测机制；
X2接口协议栈
X2接口
基本概念
接口功能
LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口 一致的原则
逻辑信道、传输信道和物理信道映射关系见附录
Uu口控制面协议栈
UE NAS RRC PDCP RLC MAC PHY
eNB
RRC PDCP RLC MAC PHY
MME NAS
LTE控制面
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 RRC子层主要承担广播、无线接口寻呼、 RRC连接管理、无线承载控制、移动性管理 、UE测量上报和控制等功能 仅存在一个MAC实体
3G中含有多个MAC实体 ：MAC-b, MAC-c/sh, MAC-d, MAC-hs
RLC层依然提供TM/UM /AM三种传输模式
E-UTRAN接口通用协议模型
基本概念
接口功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱLTE接口通用模型
适用于E-UTRAN相关的所有接口，即S1和X2接口 控制面和用户面相分离，无线网络层与传输网络层相分离 无线网络层：实现E-UTRAN的通信功能 传输网络层：采用IP传输技术对用户面和控制面数据进行传输
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
网元间控制面整体协议栈
基本概念
协议栈结构
NAS
RRC PDCP RLC MAC L1
UE
LTE-Uu
Relay
RRC PDCP
S1-AP SCTP
RLC
IP
MAC
L2
L1
L1
eNodeB
S1-MME
NAS
S1-AP SCTP
IP L2 L1
MME
控制面协议栈
没有RNC，空中接口的控制平面（RRC）功能由eNB进行管理和控制
网络架构
EUTRAN
EPC
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。
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；
基本概念
协议栈结构
与3G的异同
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
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）
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
Uu口用户面协议栈
UE PDCP RLC MAC PHY
eNB PDCP RLC MAC PHY
LTE用户面
安全方面的功能，用户面 的加密和解密功能由 PDCP子层完成 仅存在一个MAC实体
基本概念
与3G的异同
协议栈结构
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
3G中用户数据的加密和 解密由RLC和MAC层完 成
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
用户面和控制面协议栈均包含PHY,MAC,RLC和PDCP层，控制面向上还包含 RRC层和NAS层 没有了RNC，空中接口的用户平面（MAC/RLC）功能由eNB进行管理和控制
用户面协议内部的关系
基本概念
协议栈结构
层2协议架构（DL）
层2协议架构（UL）
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。 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
基本概念
LTE完整信令流程
主要内容
基本概念
网络架构 协议栈结构 接口功能 无线网系统消息 UE的工作模式与状态 无线承载的分类 UE标识
无线网基本信令流程
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
X2接口应用层协议主要功能：
支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入 系统内的移动性管理功能；
X2接口自身的管理功能，如错误指示、 X2接口的建立与复位，更新X2接口配置 数据等；
负荷管理功能。
X2接口用户面提供eNB之间的用户数 据传输功能
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附录
E-UTRAN网络结构
LTE网络架构
基本概念
网络架构
MME / S-GW
MME / S-GW
S1
S1 S1
S1
X2 eNB
X2
eNB
eNB
X2
E-UTRAN
LTE主要3GPP规范见附录
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 ）
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；
MBMS支持功能；
分组丢失检测机制；
X2接口协议栈
X2接口
基本概念
接口功能
LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口 一致的原则
逻辑信道、传输信道和物理信道映射关系见附录
Uu口控制面协议栈
UE NAS RRC PDCP RLC MAC PHY
eNB
RRC PDCP RLC MAC PHY
MME NAS
LTE控制面
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 RRC子层主要承担广播、无线接口寻呼、 RRC连接管理、无线承载控制、移动性管理 、UE测量上报和控制等功能 仅存在一个MAC实体
3G中含有多个MAC实体 ：MAC-b, MAC-c/sh, MAC-d, MAC-hs
RLC层依然提供TM/UM /AM三种传输模式
E-UTRAN接口通用协议模型
基本概念
接口功能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱLTE接口通用模型
适用于E-UTRAN相关的所有接口，即S1和X2接口 控制面和用户面相分离，无线网络层与传输网络层相分离 无线网络层：实现E-UTRAN的通信功能 传输网络层：采用IP传输技术对用户面和控制面数据进行传输
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
网元间控制面整体协议栈
基本概念
协议栈结构
NAS
RRC PDCP RLC MAC L1
UE
LTE-Uu
Relay
RRC PDCP
S1-AP SCTP
RLC
IP
MAC
L2
L1
L1
eNodeB
S1-MME
NAS
S1-AP SCTP
IP L2 L1
MME
控制面协议栈
没有RNC，空中接口的控制平面（RRC）功能由eNB进行管理和控制
网络架构
EUTRAN
EPC
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。
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；
基本概念
协议栈结构
与3G的异同
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
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）
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
Uu口用户面协议栈
UE PDCP RLC MAC PHY
eNB PDCP RLC MAC PHY
LTE用户面
安全方面的功能，用户面 的加密和解密功能由 PDCP子层完成 仅存在一个MAC实体
基本概念
与3G的异同
协议栈结构
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
3G中用户数据的加密和 解密由RLC和MAC层完 成
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
用户面和控制面协议栈均包含PHY,MAC,RLC和PDCP层，控制面向上还包含 RRC层和NAS层 没有了RNC，空中接口的用户平面（MAC/RLC）功能由eNB进行管理和控制
用户面协议内部的关系
基本概念
协议栈结构
层2协议架构（DL）
层2协议架构（UL）
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。 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
基本概念
LTE完整信令流程
主要内容
基本概念
网络架构 协议栈结构 接口功能 无线网系统消息 UE的工作模式与状态 无线承载的分类 UE标识
无线网基本信令流程
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
X2接口应用层协议主要功能：
支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入 系统内的移动性管理功能；
X2接口自身的管理功能，如错误指示、 X2接口的建立与复位，更新X2接口配置 数据等；
负荷管理功能。
X2接口用户面提供eNB之间的用户数 据传输功能