S1AP基本信令规程

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1、S 1 A P 基 本 信 令 流 程1. 概述LTE的系统架构分为两部分，包括演进后的核心网EPC ( MME/S-GW )和演进 后的接入网E-UTRAN。演进后的系统仅存在分组交换域。LTE接入网仅由演进后的节点B( evolvedNodeB)组成，提供到UE的E-UTRA 控制面与用户面的协议终止点。eNB之间通过X2接口进行连接。LTE接入网与核心 网之间通过S1接口进行连接，S1接口支持多-多联系方式。与3G网络架构相比，接入网仅包括eNB 一种逻辑节点，网络架构中节点数量减 少，网络架构更加趋于扁平化。扁平化网络架构降低了呼叫建立时延以及用户数据 的传输时延，也会降低OPEX与C

2、APEX。1.1 E-UTRAN 接口的通用协议模型E-UTRAN接口的通用协议模型如下图所示，适用于E-UTRAN相关的所有 接口，即S1和X2接口。1.2 S1 接口S1接口是MME/S-GW网关与eNB之间的接口，S1接口与3GUMTS系 统Iu接口的不同之处在于，Iu接口连接包括3G核心网的PS域和CS域，S1 接口只支持 PS 域。1.2.1 S1 接口的用户平面用户平面接口位于E-NodeB和S-GW之间，S1接口用户平面(S1-UP) 的协议栈如下图所示。S1-UP的传输网络层基于IP传输UDP/IP之上的GTP-U用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDU。1.2.2 S1

3、接口控制面S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之间传输网络层是利用IP传输， 这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在IP曾之上添加了 SCTP ； 应用层的信令协议为 S1-AP。 S1 接口控制面协议栈如下图所示：2. 典型信令流程分析2.1开机附着流程2.1.1 正常流程UE 刚开机时，先进行物理下行同步，搜索测量进行小区选择，选择到一个 suitable 或者 acceptable 小区后，驻留并进行附着过程。附着流程图如下： 说明：1）步骤 12 会建立 S1 连接，标志着 NASsignalingconnection 建立完成。2）如果消息2带了 UERadioCapa

4、bilitylE，则没有4过程3）发起UE上下文释放（即811 ）的条件：eNodeB-initiatedwithcausee.g.O&MIntervention,UnspecifiedFailure,UserI nactivity,RepeatedRRCsignallingIntegrityCheckFailure,ReleaseduetoUEgener atedsignallingconnectionrelease,etc.;or -MME-initiatedwithcausee.g.authenticationfailure,detach,etc.4）消息3说明：该消息为MME向eNB发

5、起的初始上下文建立请求，青求eNB 建立承载资源，同时带安全上下文，可能带用户无线能力、切换限制列表等 参数。UE的安全能力参数是通过attachrequest消息带给核心网的，核心网 再通过该消息送给eNB。UE的网络能力（安全能力）信息改变的话，需要发 起 TAU。2.1.2 异常流程 case1 （核心网拒绝）2.1.3 异常流程 case2 （RRC 重配消息丢失或者没收到 RRC 重配完成消息或者 eNB 内部配 置 UE 的安全参数等失败）2.2 UE 发起的 servicerequest 流程2.2.1 正常流程UE在IDLE模式下，需要发送业务数据时，发起servicerequ

6、est过程，流程图 如下：2.2.2 异常流程 case1 （核心网拒绝）2.2.3 异常流程 case2（RRC 重配消息丢失或者 eNB 内部配置 UE 的安全参数失败或者没有 建立起来一个非 GBR 承载）同 2.1.32.2.4 异常流程 case3 （eNB 建立专用承载失败）如果 eNB 建立专用承载失败，则回复给核心网 Initialcontextsetupresponse， 带失败列表，告知核心网专用承载建立失败，核心网会本地去激活该专用承载。流 程图同 2.2.1正常流程。2.2.5 异常流程 case4 （eNB 建立默认承载失败）2.3 网络发起的 paging 流程2.

7、3.1 S_TMSI 寻呼UE在IDLE模式下，当网络需要给该UE发送数据（业务或者信令）时，发起 寻呼过程，流程图如下：2.3.2 IMSI 寻呼当网络发生错误需要恢复时（例如S-TMSI不可用），可发起IMSI寻呼，UE 收到后执行本地detach，然后再开始attach。2.4 TAU 流程去附当UE进入一个小区，该小区所属TAI不在UE保存的TAIlist内时，UE发 起正常TAU流程，分为IDLE和CONNECTED （即切换时）下。如果TAUaccept 分配了一个新的GUTI，则UE需要回复TAUcomplete，否则不用回复。2.4.1 正常流程 case1 （IDLE 下发起

8、的）IDLE 下，如果有上行数据或者上行信令（与 TAU 无关的）发送， UE 可以在 TAUrequest消息中设置anactive标识，来请求建立用户面资源，并且TAU完成 后保持NAS信令连接。如果没有设置active标识，则TAU完成后释放NAS信令 连接。IDLE下发起的不设置active标识的正常TAU流程图如下：说明：1）如果TAUaccept未分配一个新的GUTI，则无过程6 ；2.4.2 正常流程 case2 （CONNECTED 下发起的）说明：1）如果TAUaccept未分配一个新的GUTI，则无过程4 ；2）CONNECTED下发起的TAU，完成后不会释放NAS信令连接

9、；不能带active标识。2.4.3 异常流程同2.5 去附着流程2.5.1 关机去附着UE关机时，需要发起去附着流程，来通知网络释放其保存的该UE的所有资源， 流程图如下：说明：IDLE和CONNECTED下发起的区别同上面TAU的区别；2.5.2 非关机去附着 case1 （IDLE 下）2.5.3 非关机去附着 case2 （CONNECTED 下）2.6 专用承载建立流程2.6.1 正常流程专用承载建立可以由UE或者MME主动发起，eNB不能主动发起，并且只能 在 connected 下发起该流程。说明：1）如果是MME主动发起的承载建立流程，则无步骤1 ；2）UE 发起的承载建立流程

10、，核心网可以回复承载建立、修改流程；2.6.2 异常流程 case1 （核心网拒绝）2.6.3 异常流程 case2 （eNB 本地建立失败，核心网主动发起的建立）如果eNB建立失败 会回复E-RABSETUPRESPONSE带失败建立的承载列表， 并带原因值，核心网应该根据原因值处理2.6.5 异常流程 case4 （UENAS 层拒绝）如果是UE的NAS层拒绝，则核心网收到后会给eNB发送E-RAB释放消息， 来释放刚刚建立的S1承载，此时不带NASPDU。2.6.6 异常流程 case5 （上行直传 NAS 消息丢失）如果核心网没有收到UE回复的NAS消息，会重发请求消息，重发4次后，如

11、 果还没收到应答则放弃。2.7 专用承载修改流程专用承载修改可以由 UE、MME 主动发起，不能由 eNB 主动发起，只能在 connected 下发起该流程。2.7.1 正常流程 case1 （修改 QoS）说明：1）MME 主动发起的承载建立/修改/释放无步骤 1；2）eNB主动发起的释放，步骤1改为发送E-RABRELEASEINDICATION消息 给 MME；3）UE 发起的承载修改流程，核心网可以回复承载建立、修改、释放流程。2.7.2 正常流程case2 （不修改QoS，只修改TFT）不修改QoS，只修改TFT参数时，为上下行直传消息，与eNB无关。2.7.3 异常流程 case1 （核心网拒绝）如果拒绝原因值是unknownEPSbearercontext，UE会本地去激活存在的专 用承载。2.7.4 case2 ( eNB 回w冷得)eNB回w冷得冈酬-eNB ss、第跖 Um 箱 rrc wi eNB卅密=RRC刪闻豐谯、则、回w冷得。壬HK谕回 263 昔 264。2.7.5MMBfflscase3 ( UENAS )回2652.7.6WMBS5case4 ( qlwaZAS 谯鈿卅冷)画26628eNFMMEH+蓉那站 sm connected