LTE信令流程分析交流(1)
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基 本 概 念 UE的工作模式与状态
RRC connection released ECM-IDLE ECM-CONNECTED RRC connection established
Detach, Attach Reject, TAU reject, E-UTRAN interface switched off due to Non -3GPP handover, All bearers deactivated EMM-DEREGISTERED Attach accept EMM-REGISTERED
EMM state model in UE
Detach, Attach Reject, TAU reject, All bearers deactivated
ECM state model in UE
S1 connection released ECM-IDLE ECM-CONNECTED S1 connection established
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 S-GW P-GW (Mobility Management Entity, 负责信令处理部分） (Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分） (PDN Gateway，负责用户数据包与其他网络的处理 )
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
UE各状态说明
基 本 概 念 UE的工作模式与状态
RRC状态
状态 PLMN选择 NAS配臵的DRX过程 系统信息广播和寻呼 RRC_IDLE 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 行为
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 RRC_CONNECTED 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可以根据网络配臵进行DRX
UE各状态说明
NAS状态
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
用户面协议内部的关系
基 本 概 念 协议栈结构
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
各系统状态转移图
GSM_Connected CELL_DCH Handover E-UTRA RRC_CONNECTED Handover GPRS Packet transfer mode CCO, Reselection Connection establishment/release
CELL_FACH
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接口配臵 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 X2-U接口协议栈与S1-U接口协议栈 完全相同
3GPP各状态间转换
基 本 概 念 UE的工作模式与状态
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
移动性管理
TAU 切换 小区重选
附录
LTE网络结构
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
网络实体
基 本 概 念 网络架构
ULInformationTransfer 和 DLInformationTransfer （由SRB2承载，SRB2未建立时由
NAS消息
NAS消息可分为ESM消息和EMM消息，具体如下： ESM (EPS session management)EPS会话管理，建立和维护UE和PDN GW 之间的IP连接。包括：1）网络侧激活、 去激活和修改EPS承载上下文；2）UE请求资源(跟PDN的IP连接，以及专用承载资源)
EPC与E-UTRAN功能划分
基 本 概 念 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臵。
SRB0：承载RRC消息，映射到CCCH信道 SRB1：承载RRC消息，也可承载NAS消息，映射到DCCH信道 每种SRB可承载信令内容见附录
SRB2：承载NAS消息，映射到DCCH信道
UE的RRC连接未建立时，由SRB0承载RRC信令；SRB2未建立时，由SRB1承载NAS信令
NAS消息其他承载方式
TD-LTE信令流程 分析交流
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
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 S1释放流程
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：
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
In the EMM DEREGISTERED state, the EMM context in MME holds no valid location or routing information for the UE. The UE is not reachable by a MME, as the UE location is not known. In the EMM-DEREGISTERED state, some UE context can still be stored in the UE and MME, e.g. to avoid running an AKA procedure during every Attach procedure. The UE enters the EMM-REGISTERED state by a successful registration with an Attach procedure to either E-UTRAN or GERAN/UTRAN. The MME enters the EMM-REGISTERED state by a successful Tracking Area Update procedure for a UE selecting an E-UTRAN cell from GERAN/UTRAN or by an Attach procedure via E-UTRAN. In the EMM-REGISTERED state, the UE can receive services that require registration in the EPS. 见3GPP23.401,4.6节
网元间控制面整体协议栈
基 本 概 念
NAS Relay RRC PDCP RLC MAC L1 UE LTE-Uu RRC PDCP RLC MAC L1 eNodeB S1-AP SCTP IP L2 L1 S1-MME S1-AP SCTP IP L2 L1 MME
协议栈结构
NAS
控制面协议栈
CELL_PCH URA_PCH Connection establishment/release UTRA_Idle
CCO with optional NACC Reselection Connection establishment/release
Reselection
E-UTRA RRC_IDLE
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。 X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口
EMM-DEREGISTERED
EMM-REGISTERED Attach accept TAU accept for a UE selecting E-UTRAN from GERAN/UTRAN
EMM state model in MME
Figure 4.6.4-4: ECM state model in MME
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
基 本 概 念 接口功能
X2接口
LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口 一致的原则 X2接口应用层协议主要功能：
由于带宽增加，数据传输性能增强，LTE的RRC消息的数据携带能力显著提升； 因此LTE中所有NAS消息可填充在RRC消息中携带传输，进一步精简了信令流程 NAS消息通过四条RRC消息传递：
SRB1承载） RRCConnectionSetupComplete 和 RRCConnectionReconfiguration （由SRB1承载） RRCConnectionSetupComplete（只携带NAS的初始直传消息） NAS消息种类见附录
LTΒιβλιοθήκη Baidu中的承载
基 本 概 念 无线承载的分类
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 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
无线承载分类
基 本 概 念 无线承载的分类
根据承载内容分类
数据承载为DRB，通过eNB为其分配的PDSCH来承载 信令承载通过SRB，LTE中有三类SRB
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
S1接口协议栈
基 本 概 念 接口功能
S1接口
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；
RRC connection released ECM-IDLE ECM-CONNECTED RRC connection established
Detach, Attach Reject, TAU reject, E-UTRAN interface switched off due to Non -3GPP handover, All bearers deactivated EMM-DEREGISTERED Attach accept EMM-REGISTERED
EMM state model in UE
Detach, Attach Reject, TAU reject, All bearers deactivated
ECM state model in UE
S1 connection released ECM-IDLE ECM-CONNECTED S1 connection established
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 S-GW P-GW (Mobility Management Entity, 负责信令处理部分） (Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分） (PDN Gateway，负责用户数据包与其他网络的处理 )
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
UE各状态说明
基 本 概 念 UE的工作模式与状态
RRC状态
状态 PLMN选择 NAS配臵的DRX过程 系统信息广播和寻呼 RRC_IDLE 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 行为
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 RRC_CONNECTED 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可以根据网络配臵进行DRX
UE各状态说明
NAS状态
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
用户面协议内部的关系
基 本 概 念 协议栈结构
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
各系统状态转移图
GSM_Connected CELL_DCH Handover E-UTRA RRC_CONNECTED Handover GPRS Packet transfer mode CCO, Reselection Connection establishment/release
CELL_FACH
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接口配臵 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 X2-U接口协议栈与S1-U接口协议栈 完全相同
3GPP各状态间转换
基 本 概 念 UE的工作模式与状态
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
移动性管理
TAU 切换 小区重选
附录
LTE网络结构
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
网络实体
基 本 概 念 网络架构
ULInformationTransfer 和 DLInformationTransfer （由SRB2承载，SRB2未建立时由
NAS消息
NAS消息可分为ESM消息和EMM消息，具体如下： ESM (EPS session management)EPS会话管理，建立和维护UE和PDN GW 之间的IP连接。包括：1）网络侧激活、 去激活和修改EPS承载上下文；2）UE请求资源(跟PDN的IP连接，以及专用承载资源)
EPC与E-UTRAN功能划分
基 本 概 念 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臵。
SRB0：承载RRC消息，映射到CCCH信道 SRB1：承载RRC消息，也可承载NAS消息，映射到DCCH信道 每种SRB可承载信令内容见附录
SRB2：承载NAS消息，映射到DCCH信道
UE的RRC连接未建立时，由SRB0承载RRC信令；SRB2未建立时，由SRB1承载NAS信令
NAS消息其他承载方式
TD-LTE信令流程 分析交流
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
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 S1释放流程
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：
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
In the EMM DEREGISTERED state, the EMM context in MME holds no valid location or routing information for the UE. The UE is not reachable by a MME, as the UE location is not known. In the EMM-DEREGISTERED state, some UE context can still be stored in the UE and MME, e.g. to avoid running an AKA procedure during every Attach procedure. The UE enters the EMM-REGISTERED state by a successful registration with an Attach procedure to either E-UTRAN or GERAN/UTRAN. The MME enters the EMM-REGISTERED state by a successful Tracking Area Update procedure for a UE selecting an E-UTRAN cell from GERAN/UTRAN or by an Attach procedure via E-UTRAN. In the EMM-REGISTERED state, the UE can receive services that require registration in the EPS. 见3GPP23.401,4.6节
网元间控制面整体协议栈
基 本 概 念
NAS Relay RRC PDCP RLC MAC L1 UE LTE-Uu RRC PDCP RLC MAC L1 eNodeB S1-AP SCTP IP L2 L1 S1-MME S1-AP SCTP IP L2 L1 MME
协议栈结构
NAS
控制面协议栈
CELL_PCH URA_PCH Connection establishment/release UTRA_Idle
CCO with optional NACC Reselection Connection establishment/release
Reselection
E-UTRA RRC_IDLE
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。 X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口
EMM-DEREGISTERED
EMM-REGISTERED Attach accept TAU accept for a UE selecting E-UTRAN from GERAN/UTRAN
EMM state model in MME
Figure 4.6.4-4: ECM state model in MME
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
基 本 概 念 接口功能
X2接口
LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口 一致的原则 X2接口应用层协议主要功能：
由于带宽增加，数据传输性能增强，LTE的RRC消息的数据携带能力显著提升； 因此LTE中所有NAS消息可填充在RRC消息中携带传输，进一步精简了信令流程 NAS消息通过四条RRC消息传递：
SRB1承载） RRCConnectionSetupComplete 和 RRCConnectionReconfiguration （由SRB1承载） RRCConnectionSetupComplete（只携带NAS的初始直传消息） NAS消息种类见附录
LTΒιβλιοθήκη Baidu中的承载
基 本 概 念 无线承载的分类
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 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
无线承载分类
基 本 概 念 无线承载的分类
根据承载内容分类
数据承载为DRB，通过eNB为其分配的PDSCH来承载 信令承载通过SRB，LTE中有三类SRB
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
S1接口协议栈
基 本 概 念 接口功能
S1接口
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；