LTE基本信令流程

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RRC状态
状态 RRC_IDLE
RRC_CONNECTED
UE各状态说明
行为 PLMN选择 NAS配置的DRX过程 系统信息广播和寻呼 邻小区测量 小区重选的移动性 UE获取1个TA区内的唯一标识 eNodeB内无终端上下文 网络侧有UE的上下文信息 网络侧知道UE所处小区 网络和终端可以传输数据 网络控制终端的移动性 邻小区测量 存在RRC连接:
UE可以从网络侧收发数据 监听共享信道上指示控制授权的控制信令 UE可以上报信道质量给网络侧 UE可以根据网络配置进行DRX
RRC信令消息简化
Radio Bearer Setup （无无线承载建立立）
Radio Bearer Release （无无线承载释放）
Radio Bearer Reconfiguration （无无线承载重配置）
RRC消息 RRC消息 部分NAS消息 NAS消息
承载消息内容 RRC连接请求，RRC连接建立立，RRC连接拒绝，RRC连接重建立立请求 ，RRC连接重建立立，RRC连接重建立立拒绝 RRC连接建立立完成，RRC连接重建立立完成，RRC连接重配置，RRC连 接重配置完成，RRC连接释放等 上下行行行直传消息
PBCH时域映射结构 PBCH频域映射结构
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物理层过程——系统消息
• SIBs
– 除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB12 – SIB传输在BCCH → DL-SCH → PDSCH上 – 除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI (System Information)承载 – SIB1是除MIB外最重要的系统消息，固定以20ms为周期重传4次，即
Handover Reselection Reselection
LTE
GSM
E-UTRA RRC_CONNECTED
Handover
GSM_Connected
GPRS Packet transfer mode
CCO with optional NACC
CCO, Reselection
Connection establishment/release
RRC连接，网络侧拒绝
小区内UE标识（1）
标识类型 RA-RNTI T-CRNTI
应用场景
随机接入中用于指示接收随 机接入响应消息
随机接入中，没有进行竞争 裁决前的CRNTI
获得方式
根据占用的时频资源计算获 得（0001~003C）
eNB在随机接入响应消息中下发给终 端（003D~FFF3）
C-RNTI
IMEI and Software Version Number
来源 SIM卡 终端 终端
作用
UE在首次ATTACH时需要携带IMSI信息，网络也可 以通过身份识别流程要求UE上报IMSI参数
国际移动台设备标识，唯一标识UE设备，用15个数 字表示
携带软件版本号的国际移动台设备标识，用16个数 字表示
物理层过程—系统消息
LTE系统消息（36.331）
• 系统消息的组成
– MasterInforma,onBlock(MIB) – 多个SystemInforma,onBlocks
(SIBs)
• MIB
– 承载于BCCH → BCH → P-BCH上 – 包括有限个用以读取其他小区信
息的最重要、最常用的传输参数 （系统带宽，系统帧号，PHICH 配置信息） – 时域：紧邻同步信道，以10ms 为周期重传4次 – 频域：位于系统带宽中央的72个 子载波
用于标识RRC Connect状 态的UE
SPS-CRNTI 半静态调度标识
P-RNTI SI-RNTI
寻呼 系统广播
初始接入时获得（T-CRNTI升级为C -RNTI） （003D~FFF3）
eNB在调度UE进入SPS时分 配（003D~FFF3） FFFE（固定标识） FFFF（固定标识）
有效范围 小区内
NAS RRC PDCP RLC MAC L1
UE
LTE-Uu
Relay
RRC PDCP
S1-AP SCTP
RLC
IP
MAC
L2
L1
L1
eNodeB
信令连接
S1-MME
RRC连接 （Uu口）
专用S1连 接（S1口）
NAS S1-AP SCTP
IP L2 L1 MME
RRC协议介绍
控制面协议——RRC协议
Measurement Control （测量量控制）
LTE中的承载
Bear(承载) in LTE
• Radio Bearer承载空口RRC信令和NAS信令 • S1 Bearer 承载eNB与MME间S1-AP信令 • NAS消息也可作为NAS PDU附带在RRC消息中发送
E-UTRAN
EPC
p 控制面连接建立，也叫信 令连接建立（包括RRC连接建 立和S1连接建立） p 用户面连接建立，也叫ERAB连接建立
建立E-RAB连接
连接管理概述
控制面连接建立（信令连接建立）
控制面连接建立(信令连接建立)
l 信令连接是为了业务承 载连接的建立而建立
l 在某些场景下，信令连 接仅仅是为了某个过程 而不是为了业务承载的 连接，如用户位置更新
SIB1在每两个无线帧（20ms）的子帧#5中重传（SFN mod 2 = 0， SFN mod 8 ≠ 0）一次，如果满足SFN mod 8 = 0时，SIB1的内容 可能改变，新传一次。 – SIB1的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的）的 PDCCH调度完成 – SIB1中的SchedulingInfoList携带所有SI的调度信息，接收SIB1以后， 即可接收其他SI消息
M-TMSI 32bit
移动国家码
移动网络码
MMEI组ID MME代码
小区内
小区内 小区内 全网相同 全网相同
是否与终端/ 卡设备相关
否
否
否
否 否 否
RNTI:无线网络临时标识
核心网UE标识（2）
用户标识
名称
IMSI
International Mobile Subscriber Identity
IMEI IMEISV
International 来自百度文库obile Equipment Identity
全球唯一临时标识GUTI
• 用于在网络中对用户的临时标识，提供UE标识符的保密性
• GUTI由MME分配
GUTI全球唯一临时标识 共96bit
GUMMEI 全球唯一MME标识 64bit
M-TMSI 唯一标识MME中的UE 32bit
MCC 8bit
MNC 16bit
MMEGI 16bit
MMEC 8bit
– 开机选网和小区重选时 – 切换完成或从另一个RAT切换到E-UTRAN时 – 重新返回覆盖区域时 – 当系统消息改变时 – 当出现接收ETWS指示时 – 接收到CDMA2000上层请求； – 超出最大有效持续时间（6小时）。
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UE需要的系统信息
在UE中，要保存一个有效的系统信息版本。根据UE 状态不同，下列系统信息被认为是“required”：
RRC连接建立过程
无线网基本信令流程
RRC连接建立
RRC连接，建立成功
UE
EUTRAN
RRCConnectionRequest RRCConnectionSetup
RRCConnectionSetupComplete
UE
EUTRAN
RRCConnectionRequest
RRCConnectionReject
– RRC连接建立完成：UE通过UL-DCCH在SRB1上 发送，携带上行方向NAS消息，如AKach Request、TAU Request、Service Request、Detach Request等，eNB根据这些消息进行S1口建立
• RRC连接建立失败
– 第二步中，如果eNB拒绝为UE建立RRC连接， 则通过DL_CCCH在SRB0上回复一条RRC连接拒 绝消息
LTE系统消息
系统信息System information 是指这样一 些信息，他表示的是当前小区或网络的一些特 性及用户的一些公共特性，与特定用户无关。 通过接收小区的系统信息，移动用户可以得到 当前网络、小区的一些基本特性；系统通过在 小区中进行相应的系统信息广播，可以标识出 小区的覆盖范围，给出特定信道的信息。
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物理层过程——各系统消息作用
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物理层过程——系统消息获取
UE
E-UTRAN
MasterInformationBlock SystemInformationBlockType1
SystemInformation
系统消息信令流程
• UE通过E-UTRAN广播消息获取AS和NAS系统消息 • 此过程适用于RRC-IDLE和RRC_CONNECTED状态
LTE 无线网络优化
工程技术系 魏毅
课程目标
p 模块1 LTE概述 p 模块2 LTE基本原理及关键技术 p 模块3 LTE基本信令流程 p 模块4 LTE覆盖问题优化 p 模块5 接入问题优化 p 模块6 小区选择和重选问题优化 p 模块7 切换问题优化 p 模块8 功率控制问题优化
Connection establishment/release
E-UTRA RRC_IDLE
Reselection CCO, Reselection
GSM_Idle/GPRS Packet_Idle
当存在RRC连接时，UE处于RRC连接状态，否则为RRC IDLE状态 TS 36.331 4.2
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S-TMSI
SAE Temporary Mobile Station Identifier
MME产生并维护
SAE临时移动标识，由MME分配。与UMTS的P-TMS I格式类似，用于NAS交互中保护用户的IMSI
GUTI
Globally Unique Temporary Identifier
全球唯一临时标识，在网络中唯一标识UE，可以减 少IMSI，IMEI等用户私有参数暴露在网络传输中.第 一次attach时UE携带IMSI，而之后MME会将IMSI MME产生并维护 和GUTI进行一个对应，以后就一直用GUTI，通 过attachaccept带给UE；GUTI由两部分构成，一部 分标识分配GUTI的MME，另一部分则标识被分 配GUTI的UE(TMSI)
Internet
UE
eNB
S-GW
P-GW
Peer
Entity
End-to-end Service
EPS Bearer
External Bearer
E-RAB
Radio Bearer
S1 Bearer
S5/S8 Bearer
Radio
S1
S5/S8
Gi
连接管理概述
l 在LTE系统中，连接管理 是UE和ENB以及MME之间 连通性的管理，包括控制面 连接和用户面连接：
Transport Channel Reconfiguration （传输信道重配置）
TransportFormatCombinationControl （传输格式组合控制）
RRC信令简化
RRC Connection Reconfiguration （RRC连接重配置）
Physical Channel Reconfiguration （物理理信道重配置）
① 如果UE处于RRC_IDLE状态：MIB、SIB1消息， （以及根据当前RAT的支持）从SIB2到SIB8消息。
② 如果UE处于RRC_CONNECTED状态：MIB， SIB1和SIB2消息。
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3GPP各状态间转换
3G
CELL_DCH
CELL_FACH
CELL_PCH URA_PCH Connection establishment/release UTRA_Idle
RRC连接建立
• 触发原因：
– IDLE态UE需变为连接态时发起该过程，如呼叫 、响应寻呼、TAU、AKach等
• RRC连接建立成功流程
– RRC连接请求：UE通过UL_CCCH在SRB0上发送 ，携带UE的初始（NAS）标识和建立原因等， 该消息对应于随机接入过程的Msg3
– RRC连接建立：eNB通过DL_CCCH在SRB0上发送 ，携带SRB1的完整配置信息，该消息对应随机 接入过程的Msg4
无线网基本信令流程
RRC连接建立
RRC协议功能
– 为NAS层提供连接管理、消息传递等服务 – 对接入网的底层协议实体提供参数配置的功能 – 负责UE移动性管理相关的测量、控制等功能
RRC协议承载——SRB
SRB类别 SRB0 SRB1 SRB2
承载逻辑信道 CCCH DCCH DCCH
承载消息类别