3gpp lte系统中移动性管理的研究

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1、马志鑫，李小文：3GPPLTE系统中移动性管理地研究l现状与发展3GPPLTE系统中移动性管理的研究马志鑫李小文（重庆邮电大学重邮信科3G研究院重庆400065）摘要：先对LTE系统的移动状态进行了描述，然后用图形描述了LTE移动状态之间的转移，最后分别研究了空闲状态、连接状态和无线接入系统之间的移动性管理。关键词：3GPPLTE移动性管理移动状态3GPP在2004年12月启动了无线接入网长期演进研究项目(LTElongtermevolution)和面向全IP的分组域核心网的演进项目(SAEsystemarchitectureevolution)，LTE和SAE共同构建了3G

2、PP系统的整体演进，而移动性管理主要负责与用户移动性相关的功能，在移动通信系统中有非常重要的作用。一、LTE系统的移动状态LTE系统中，无线接口协议栈根据用途分为用户平面协议栈和控制平面协议栈（如图1所示）。用户平面主要负责分组数据的传递。控制平面主要负责用户无线资源的管理、无线连接的建立、业务的QoS保证和最终的资源释放等。这种结构简化了控制平面从睡眠状态到激活状态的过程，使睡眠状态到激活状态的迁移时间相应减少，其中NAS层是SAE承载管理、鉴权、AGW和UE间信令加密控制、用户面信令加密控制、移动性管理和LTE_IDLE时的寻呼发起。图1用户平面协议栈和控制平面协议栈NA

3、S层主要包括3个协议状态：(1)LTE_DETACHE网络和UE侧都没有RRC实体，此时UE通常处于关机、去附着等状态；(2)LTE_IDLE对应RRC的DLE状态，UE和网络侧存储的信息包括：给UE分配的IP地址、安全相关的参数(密钥等)、UE的能力信息和无线承载，此时，UE的状态转移由基站或AGW6马志鑫，李小文：3GPPLTE系统中移动性管理地研究决定；(3)LTE_ACTIVE对应RRC连接状态，状态转移由基站或AGW决定。二、LTE系统的状态转移图2给出了NAS状态与RRC状态的关系以及状态之间的跃迁。终端开机时进入LTE_DETACHED状态，而后，终端执行注册过

4、程，进入LTE_ACTIVE状态。通过此过程，终端可以获得C-RNTI、TA（跟踪区，TrackingArea）-ID、IP地址等，并通过鉴权过程建立安全方面的联系。如果没有其他业务，终端可以释放C-RNTI，获得分配给该用户的用于接图2E-UTRAN中的协议状态图收寻呼信道的非连续接收周期后，进入LTE_IDLE状态。当用户有了新的业务需求时，可以通过RRC连接请求（随机接入过程）获得C-RNTI，此时终端就从LTE_IDLE状态跃迁到LTE_ACTIVE状态；在该状态下，终端如果移动到不认识的PLMN区域或者执行了注销过程，用户的C-RNTI、TA-ID和IP地址被收回，

5、终端就会进入LTE_DETACHED状态。对于处于LTE_IDLE状态的用户，如果用户执行周期性的TA更新过程超时，TA-ID和IP地址就会被收回，用户也会跃迁到LTE_DETACHED状态。三、LTE系统的移动性管理1.空闲状态下LTE接入系统内移动性管理空闲状态是指演进型分组系统（EPSEvolvedPacketSystem)连接性管理的空闲状态。在该状态下UE与网络之间没有信令连接，也没有S1-MME和S1-U连接，UE在有下行数据到达时，数据应终止在ServingGW，由网络发起寻呼。当UE进入未注册的新跟踪区时，应执行TA更新。E-UTRAN在EPC的辅助下执行区域

6、限制功能。6马志鑫，李小文：3GPPLTE系统中移动性管理地研究在LTE_IDLE下，为了减少用户跨越不同系统时发生频繁的系统重选，减少由此带来的位置更新信令，考虑采用空闲模式信令缩减（ISRIdlemodesignallingReduction），即将2G/3G的路由区和LTE/SAE的跟踪区设定为等效的位置区。当UE在ISR激活情况下进入另一种接入系统时，发起位置更新过程，网络为UE分配新系统的临时标识和位置区标识。此时，两个系统为UE提供服务的核心网节点都在归属用户服务器（HSSHomesubscriberServer）登记，因为有关联关系的存在，当UE在这两个系统间来

7、回移动时就不需再发起注册/更新过程，从而达到减少信令交互的目的。UE从SAE系统进入到2G/3G系统的信令流程如图3所示。当UE向MME发起附着请求时，MME发起对UE的鉴权过程，同时MME向HSS发起注册过程；当网络决定接受UE的附着时，MME分配UE的临时标识GUTI、位置标识TAI和默认IP配置，UE改变到2G/3G系统时，发起RA更新；收到RA更新消息的SGSN向MME请求该UE的移动性上下文、安全密匙等参数，并与UE执行需要的鉴权认证过程；SGSN向HSS发起注册过程。当SGSN获得UE在MM