LTE信令流程分析

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1、黄勇2013年08月TD-LTE信令流程分析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ServiceRequest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整个TD-LTE系统由3部分组成：核心网（E

2、PC,EvolvedPacketCore）接入网（eNodeB）用户设备（UE）EPC分为三部分：MME(MobilityManagementEntity,负责信令处理部分）S-GW(ServingGateway,负责本地网络用户数据处理部分）P-GW(PDNGateway，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EPCX2接口：eNodeB之间Uu接口：eNodeB与UENOTE: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，S

3、1接口类似于Iu接口基本概念网络架构LTE网络实体EPC与E-UTRAN功能划分基本概念网络架构EPCEUTRANUULTE中核心网演进方向为EPC演进核心网（EvolvedPacketCore），包含MME（MobilityManagementEntity）和S-GW（ServingGateway），无线接入网UTRAN（UniversalTerrestrialRadioAccessNetwork）演进方向为EUTRAN（EvolvedUTRAN）。EPC和EUTRAN合称EPS演进分组系统（EvolvedPacketSystem）EPC与E-UTRAN功能划分基本概念

4、网络架构EPC与E-UTRAN功能简述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。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

5、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基本概念网络架构功能概述网元间控制面整体协议栈控制平面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：3G中控制平面不存在PDCP协议栈，由RLC层提供无线信令承载SRBRLC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实体基本概念协议栈结构控制面协议栈网元间用户面整体协议栈安全方面

6、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层协议承载基本概念协议栈结构用户面协议栈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基本概念协议栈结构用户面协议内部的关系基本概念协议栈结构MAC（MediaAccessControl）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基本概念协议

7、栈结构RLC（RadioLinkControl）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（PacketDataConvergenceProtocol）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)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UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDUS1用户面主要功能为:在S1接口目标节点中指