LTE信令流程分析

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1、黄勇2013年08月TD-LTE信令流程信令流程分析分析主要内容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释放流程移动性管理TAU切换小区重选附录LTE网络结构网络结构基基 本本 概概 念念网络架构网络架构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网络实体整个TD

2、-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(Mobility Management Entity,负责信令处理部分）S-GW(Serving Gateway,负责本地网络用户数据处理部分）P-GW(PDN Gateway，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

3、口。X2接口类似于Iur接口，S1接口类似于Iu接口基基 本本 概概 念念网络架构网络架构LTE网络实体网络实体EPC与与E-UTRAN功能划分功能划分 基基 本本 概概 念念网络架构网络架构EPCEUTRANUULTE中核心网演进方向为EPC演进核心网（Evolved Packet Core），包含MME（Mobility Management Entity）和S-GW（Serving Gateway），无线接入网UTRAN（Universal Terrestrial Radio Access Network）演进方向为EUTRAN（Evolved UTRAN）。EPC和EUTRAN合称EP

4、S演进分组系统（Evolved Packet System）EPC与与E-UTRAN功能划分功能划分 基基 本本 概概 念念网络架构网络架构EPC与与E-UTRAN功能简述功能简述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

5、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基基 本本 概概 念念网络架构网络架构功能概述功能概述网元间控制面整体协议栈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

6、实体：MAC-b,MAC-c/sh,MAC-d,MAC-hs，而LTE仅存在一个MAC实体基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构控制面协议栈控制面协议栈网元间用户面整体协议栈网元间用户面整体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层协议承载基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构用户面协议栈用户面协议栈网元间用户面整体协议栈网元间用户面整体协议栈基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构用户面协议内部的关系用户面协议内部的关系层层2协议架

7、构（协议架构（DL）层层2协议架构（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逻辑信道、传输信道和物理信道映射关系见附录基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构用户面协议内部的关系用户面协议内部的关系基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构MAC（Media Access Control）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用户面协议内部的关系基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构RLC（Radio Link Control）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

8、协议内部的关系用户面协议内部的关系基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构PDCP（Packet Data Convergence Protocol）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用户面协议内部的关系基基 本本 概概 念念协议栈结构协议栈结构S1接口协议栈接口协议栈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

9、功能；分组丢失检测机制；控制层为了可靠的传输信令消息，在IP层之上添加了SCTPS1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；基基 本本 概概 念念接口功能接口功能S1接口接口X2接口协议栈接口协议栈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：支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入系统内的移动性

10、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接口配置数据等；负荷管理功能。基基 本本 概概 念念接口功能接口功能X2接口接口3GPP各状态间转换各状态间转换当存在当存在RRC连接时，连接时，UE处于处于RRC连接状态，否则为连接状态，否则为RRC IDLE状态状态基基 本本 概概 念念UE的工作模式与状态的工作模式与状态各系统状态转移图各系统状态转移图UE各状态说明各状态说明状状 态态行行 为为RRC_IDLEPLMN（Public Land Mobile Network）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

11、的唯一标识eNodeB内无终端上下文RRC_CONNECTED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基基 本本 概概 念念UE的工作模式与状态的工作模式与状态RRC状态状态LTE中的承载中的承载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消息中发送基基 本本 概概 念念无线承载的分类无线承载

12、的分类Bear(承载承载)in LTE无线承载分类无线承载分类数据承载为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SRBSRB0：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：ULInfor

13、mationTransfer 和 DLInformationTransfer（由SRB2承载，SRB2未建立时由 SRB1承载）RRCConnectionSetupComplete 和 RRCConnectionReconfiguration（由SRB1承载）RRCConnectionSetupComplete（只携带NAS的初始直传消息）每种每种SRB可承载信令内容见附录可承载信令内容见附录NAS消息种类见附录消息种类见附录基基 本本 概概 念念无线承载的分类无线承载的分类根据承载内容分类根据承载内容分类NAS消息其他承载方式消息其他承载方式NAS消息消息EMM消息消息ESM消息消息Atta

14、ch request 、Attach accept 、Attach completeAttach rejectDetach request、Detach acceptTracking area update requestTracking area update acceptTracking area update completeTracking area update rejectExtended service request 、Service rejectGUTI reallocation commandGUTI reallocation completeAuthentication

15、request、Authentication responseAuthentication reject、Authentication failureIdentity request、Identity responseSecurity mode command、Security mode completeSecurity mode rejectEMM status、EMM informationDownlink NAS transportUplink NAS transportCS Service notificationActivate default EPS bearer context

16、requestActivate default EPS bearer context acceptActivate default EPS bearer context rejectActivate dedicated EPS bearer context requestActivate dedicated EPS bearer context acceptActivate dedicated EPS bearer context rejectModify EPS bearer context requestModify EPS bearer context acceptModify EPS

17、bearer context rejectDeactivate EPS bearer context requestDeactivate EPS bearer context acceptPDN connectivity request、PDN connectivity rejectPDN disconnect request、PDN disconnect rejectBearer resource allocation requestBearer resource allocation rejectBearer resource modification requestBearer reso

18、urce modification rejectESM information request、ESM information responseESM status 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)EMM（EPS Mobility Management）的一般过程主要包括：GUTI(全球唯一临时标识)重分配过程、鉴权过程、安全模式命令过程、标识过程、Atta

19、ch、Detach等几个模块功能。这些过程都是在非接入层信令连接建立基础上才发起的。二、空口基本信令流程二、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、释放测量系统消息（系统消息（36.331）系统消息的组成MasterInformationBlock(MIB)多个SystemInformationBlocks(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LTE系统消息系统消息PBCH时域

20、映射结构PBCH频域映射结构系统消息（系统消息（36.331）SIBs除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB12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和所有SI消息均传输在BCCH DL-SCH PDSCH上SIB1的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的）的PDCCH

21、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LTE系统消息系统消息各系统消息作用各系统消息作用系统消息功能说明系统消息功能说明随机接入过程（随机接入过程（36.300）申请上行资源与eNodeB间的上行时间同步从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换，即RRC连接过程，如初始接入和TAU更新无线链路失败后的初始接入，即RRC 连接重建过程在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽未上行失步但需要通过随机接入申请上行资源在RRC-CONNECTED状态，从服务小区切换到目

22、标小区在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需接收下行数据在RRC-CONNECTED状态，UE位置辅助定位需要，网络利用随机接入获取时间提前量（TA:Timing Advance）竞争接入过程竞争接入过程非竞争接入过程非竞争接入过程无线网基本信令流程无线网基本信令流程随机接入随机接入随机接入实现的基本功能随机接入实现的基本功能随机接入随机接入的使用场景的使用场景基于竞争的随机接入（基于竞争的随机接入（2-1）UE随机选择preamble码发起Msg1：发送Preamble码eNB可以选择64个Preamble码中 的部分或全部用于竞争接入Msg1承载于PRACH上Msg2：随机接

23、入响应Msg2由eNB的MAC层组织，并由 DL_SCH承载一条Msg2可同时响应多个UE的随 机接入请求eNB使用PDCCH调度Msg2，并通过RA-RNTI进行寻址，RA-RNTI由承载Msg1的PRACH时频资源位置确定Msg2包含上行传输定时提前量、为Msg3分配的上行资源、临时C-RNTI等Msg3：第一次调度传输UE在接收Msg2后，在其分配的上行资源上传输Msg3，并映射到UL-SCH上的CCCH逻辑信道上发送1234基于竞争的随机接入过程基于竞争的随机接入过程2-1无线网基本信令流程无线网基本信令流程随机接入随机接入基于竞争的随机接入过程基于竞争的随机接入过程2-2基于竞争的随

24、机接入（基于竞争的随机接入（2-2）针对不同的场景，Msg3包含不同的内容初始接入：携带RRC层生成的RRC连接请求，包含UE的S-TMSI或随机数连接重建：携带RRC层生成的RRC连接重建请求，C-RNTI和PCI切换：传输RRC层生成的RRC切换完成消息以及UE的C-RNTI上/下行数据到达：传输UE的C-RNTIMsg4：竞争解决初始接入和连接重建场景初始接入和连接重建场景切换，上切换，上/下行数据到达场景下行数据到达场景竞争判定Msg4携带成功解调的Msg3消息的拷贝，UE将其与自身在Msg3中发送的高层标识进行比较，两者相同则判定为竞争成功UE如果在PDCCH上接收到调度Msg4的命

25、令，则竞争成功调度Msg4使用由临时C-RNTI加扰的PDCCH调度eNB使用C-RNTI加扰的PDCCH调度Msg4C-RNTIMsg2中下发的临时C-RNTI在竞争成功后升级为UE的C-RNTIUE之前已分配C-RNTI，在Msg3中也将其传给eNB。竞争解决后，临时C-RNTI被收回，继续使用UE原C-RNTI无线网基本信令流程无线网基本信令流程随机接入随机接入基于非竞争的随机接入基于非竞争的随机接入UE根据eNB的指示，在指定的PRACH上使用指定的Preamble码发起随机接入，此前缀码不再BCH上广播的集合中Msg0：随机接入指示对于切换场景，eNB通过RRC信令通知UE对于下行数

26、据到达和辅助定位场景，eNB通过PDCCH通知UEMsg1：发送Preamble码UE在eNB指定的PRACH信道资源上用指定的Preamble码发起随机接入Msg2：随机接入响应Msg2与竞争机制的格式与内容完全一样，可以响应多个UE发送的Msg1基于非竞争的随机接入过程基于非竞争的随机接入过程无线网基本信令流程无线网基本信令流程随机接入随机接入寻呼（寻呼（36.300，36.331）无线网基本信令流程无线网基本信令流程寻呼寻呼寻呼消息的读取寻呼消息的读取系统信息改变系统信息改变无线网基本信令流程无线网基本信令流程寻呼寻呼RRC协议介绍协议介绍控制面协议控制面协议RRC协议协议RRC协议功能

27、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SRBSRB类别类别 承载逻辑信道承载逻辑信道承载消息类别承载消息类别承载消息内容承载消息内容SRB0CCCHRRC消息RRC连接请求，RRC连接建立，RRC连接拒绝，RRC连接重建立请求，RRC连接重建立，RRC连接重建立拒绝SRB1DCCHRRC消息部分NAS消息RRC连接建立完成，RRC连接重建立完成，RRC连接重配置，RRC连接重配置完成，RRC连接释放等SRB2DCCHNAS消息上下行直传消息无线网基本信令流程无线网基本信令流程RRC连接建立、重配连接建

28、立、重配重建、释放重建、释放RRC连接建立过程连接建立过程触发原因：IDLE态UE需变为连接态时发起该过程，如呼叫、响应寻呼、TAU、Attach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Msg3RRC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Msg4RRC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Attach Request、TAU Request、Service Request、Deta

29、ch 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RRC连接，建立成功连接，建立成功RRC连接，网络侧拒绝连接，网络侧拒绝无线网基本信令流程无线网基本信令流程RRC连接建立连接建立RRC连接建立连接建立RRC连接重建立过程连接重建立过程触发原因：当处于RRC连接状态但出现切换失败、无线链路失败、完整性保护失败、RRC重配置失败等情况时，触发此过程RRC连接重建立成功流程RRC连接重建请求：UE通过UL_CCCH在SRB0上发送，携带UE的AS层初始标识信息及重建立原因

30、，该消息对应随机接入过程的Msg3RRC连接重建：eNB通过DL_CCCH在SRB0上回复，携带SRB1的完整配置信息，该消息对应随机接入过程的Msg4RRC连接重建立完成：UE通过UL-DCCH在SRB1上发送，不携带任何实际信息，只起到RRC层确认的功能RRC连接重建立拒绝流程第二步中，如果eNB中没有UE的上下文信息，则拒绝为UE重建RRC连接，则通过DL_CCCH在SRB0上回复一条RRC连接重建立拒绝消息RRC连接重建成功连接重建成功RRC连接重建失败连接重建失败RRC连接重建连接重建无线网基本信令流程无线网基本信令流程RRC连接重建连接重建RRC连接重配置过程连接重配置过程触发原因

31、：当需要发起对SRB和DRB的管理、低层参数配置、切换执行和测量控制时，触发此过程RRC连接重配置过程RRC连接重配置：eNB通过DL_DCCH在SRB1上发送，根据功能的不同携带不同的配置信息内容，一条消息中可以携带体现多个功能的信息单元RRC连接重配置完成：UE通过UL_DCCH在SRB1上发送，不携带任何实际信息，只起到RRC层确认的功能RRC连接重配置异常流程若UE无法执行RRC连接重配置消息中的内容，则UE回退到收到该消息前的配置，并发起RRC连接重建立过程RRC连接重配置成功连接重配置成功RRC连接重配置异常连接重配置异常RRC连接重配连接重配无线网基本信令流程无线网基本信令流程R

32、RC连接重配连接重配RRC信令消息简化信令消息简化Radio Bearer Setup（无线承载建立）（无线承载建立）Radio Bearer Release（无线承载释放）（无线承载释放）Radio Bearer Reconfiguration（无线承载重配置）（无线承载重配置）Transport Channel Reconfiguration（传输信道重配置）（传输信道重配置）TransportFormatCombinationControl（传输格式组合控制）（传输格式组合控制）Physical Channel Reconfiguration（物理信道重配置）（物理信道重配置）Measu

33、rement Control（测量控制）（测量控制）RRC Connection Reconfiguration（RRC连接重配置）连接重配置）RRC信令简化信令简化RRC连接释放过程连接释放过程触发原因：网络希望解除与UE的RRC连接时，触发该过程RRC连接释放过程RRC连接释放：eNB通过DL_DCCH在SRB1 上发送，可选择携带重定位信息和专用优先级分 配信息（用于控制UE的小区选择和小区重选）本地释放某些情况下，UE的RRC层根据NAS层的指示主动释放RRC连接，不通知网络侧而主动进入空闲状态，如NAS层鉴权过程中没有通过鉴权检查RRC连接释放连接释放RRC连接释放连接释放无线网基本

34、信令流程无线网基本信令流程RRC连接释放连接释放RRC过程场景总结过程场景总结RRC连接建立RRC连接重建RRC重配置RRC释放场景初始接入Attach时发起；UE从IDLE态至连接态时发起：发起呼叫；响应寻呼；Attach Request；TAU Request；Detach Request RRC连接出现异常时发起：切换失败；无线链路失败；底层完整性保护失败；RRC重配置失败；当需要对SRB和DRB进行管理时发起：E-RAB的建立、修改、删除；请求UE激活SRB2；测量控制下发时发起；切换执行时发起；希望解除与UE的RRC连接，使UE返回IDLE态时；RRC过程总结过程总结无线网基本信令流

35、程无线网基本信令流程RRC连接建立、重配连接建立、重配重建、释放重建、释放测量概述测量概述测量（测量（36.331）RRC_IDLE状态下，UE的测量参数信息通过E-UTRAN的广播获得RRC_CONNECTED状态下，E-UTRAN通过专属信令向UE下发测量配置（measurement configuration）信息，如RRCConnectionReconfiguration消息中可携带UE可执行的测量类型同频测量：测量与当前服务小区下行频点相同的邻小区下行频点异频测量：测量与当前服务小区下行频点不同的下行频点（同小区或邻小区）与UTRA的系统间测量与GERAN的系统间测量与CDMA200

36、0 HRPD或CDMA2000 1xRTT的系统间测量无线网基本信令流程无线网基本信令流程测量测量测量下达测量下达IDLE态，网络侧通过系统消息告知UE需要进行的测量及其参数SIB4：下发同频邻区测量信息（邻区列表）SIB5：下发异频邻区测量信息（邻区列表）SIB6：下发UTRAN邻区信息SIB7：下发GERAN邻区信息SIB8：下发CDMA2000邻区信息连接态，网络侧通过RRC重配消息中携带 MeasConfig 信元给UE下发测量配置该信元中携带测量对象和测量上报标准 测量配置下发测量配置下发无线网基本信令流程无线网基本信令流程测量测量测量报告上报测量报告上报IDLE态下，UE不上报，仅

37、做小区重选；连接态下UE进行测量上报事件触发一次上报触发事件有A1A5，B1，B2上报次数为一次UE忽略上报间隔配置周期性上报触发类型为周期，包含上报CGI、上报最强小区、SON目的上报最强小区如果上报目的为“上报CGI”或上报“SON目的上报最强小区”，则上报次数为1事件触发周期上报（事件触发上报与周期性上报的结合）触发事件有A1A5，B1，B2上报次数为多次上报间隔配置有效测测 量量 事事 件件LTE系统内的同频/异频测量事件异技术测量事件Event A1：服务小区测量值（RSRP或RSRQ）大于门限值Event A2：服务小区测量值（RSRP或RSRQ）小于门限值Event A3：邻小区

38、测量值优于服务小区测量值一定门限值Event A4：邻小区测量值大于门限值Event A5：服务小区测量值小于门限1，同时邻小区信道质 量大于门限2Event B1：异系统邻小区信道质量大于门限Event B2：服务小区信道质量小于门限1，同时异系统邻 小区信道质量大于门限2测量上报测量上报无线网基本信令流程无线网基本信令流程测量测量三、端到端业务建立三、端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程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Attach和和Detach过程过程作用：Attach过程完成UE在网络的注

39、册，完成核心网（EPC）对该UE默认承载的建立Detach过程完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除Attach说明：LTE中，Attach伴随着核心网处默认承载(Non-GBR业务)的建立Detach说明：UE/MME/SGSN/HSS均可发起detach过程若网络侧长时间没有获得UE的信息，则会发起隐式的Detach过程，即核心网将该UE的所有承载释放而不通知UEAttach与与Detach过程过程端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程Attach流程流程UE开机开机Attach过程过程在无线网部分，LTE的attach与3G的类似，完成相同的功能而在核心网部分，除荐

40、权、身份验证、用户注册以外，LTE还包含默认承载的建立，而3G中没有端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程Attach流程流程Attach信令流程信令流程E-UTRAN部分部分PDN CONNECTIVITY REQUEST消息携带在Attach Request的ESM message container中。如果消息9中携带了Ue Radio Capability IE，则eNB不会发送UECapabilityEnquiry，即没有10-12过程，UE的EUTRAN无线能力信息如果发生改变，需要先Detach再AttachAttach过程说明过程说明1.处在RRC_IDLE态的

41、UE进行Attach过程，首先发起随机接入过程，即MSG1消息；2.eNB检测到MSG1消息后，向UE发送随机接入响应消息，即MSG2消息；3.UE收到随机接入响应后，根据MSG2的TA调整上行发送时机，向eNB发送RRCConnectionRequest消息；4.eNB向UE发送RRCConnectionSetup消息，包含建立SRB1承载信息和无线资源配置信息；5.UE完成SRB1承载和无线资源配置，向eNB发送RRCConnectionSetupComplete消息，包含NAS层Attach request信息；6.eNB选择MME，向MME发送INITIAL UE MESSAGE消息，

42、包含NAS层Attach request消息；7.MME向eNB发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，请求建立默认承载，包含NAS层Attach Accept、Activate default EPS bearer context request消息；8.eNB接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，如果不包含UE能力信息，则eNB向UE发送UECapabilityEnquiry消息，查询UE能力；9.UE向eNB发送UECapabilityInformation消息，报告UE能力信息；10.eNB向MME发送UE CAPABILIT

43、Y INFO INDICATION消息，更新MME的UE能力信息；11.eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中UE支持的安全信息，向UE发送 SecurityModeCommand消息，进行安全激活；12.UE向eNB发送SecurityModeComplete消息，表示安全激活完成；13.eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中的ERAB建立信息，向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息进行UE资源重配，包括重配SRB1和无线资源配置，建立SRB2、DRB（包括默认承载）等；14.UE向eNB

44、发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息，表示资源配置完成；15.eNB向MME发送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE响应消息，表明UE上下文建立完成；16.UE向eNB发送ULInformationTransfer消息，包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息；17.eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer

45、context accept消息。Attach流程说明流程说明端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程Attach流程流程Connected UE initiated DetachDetach信令流程信令流程连接态连接态UE发起发起端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程Detach流程流程Connected UE initiated Detach说明说明1.处在RRC_CONNECTED态的UE进行Detach过程，向eNB发送UL NAS Transfer消息，包含NAS层Detach request信息；2.eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TR

46、ANSPORT消息，包含NAS层Detach request信息；3.MME向Serving-GW发送Delete Session Request，以删除EPS承载；4.Serving-GW向MME发送Delete Session Response，以确认EPS承载删除；5.MME向基站发送下行直传DOWNLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Detach accept消息；6.eNB向UE发送DLInformationTransfer消息，包含NAS层Detach accept消息；7.MME向eNB发送UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息，请求eNB释放

47、UE上下文信息；8.eNB接收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息，向UE发送RRCConnectionRelease消息，释放RRC连接；9.eNB释放UE上下文信息，向MME发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息进行响应。连接态连接态UE发起发起Detach流程说明流程说明端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程Detach流程流程MME发起发起 DetachMME发起的Detach过程与UE发起的类似，只是Detach Request由MME发起Detach信令流程信令流程连接态连接态MME发起发起端到端业务建立端到端业务建立/

48、释放相关流程释放相关流程Detach流程流程Service Request 概述概述Service Request过程过程作用当UE无RRC连接且有上行数据发起需求时当UE处于ECM IDLE态且有下行数据达到时在S1接口上建立S1承载，在Uu接口上建立数据无线承载说明当UE发起service request时，需先发起随机接入过程Service Request由RRC Connection Setup Comlete携带上去当下行数据达到时，网络侧先对UE进行寻呼，随后UE发起随机接入过程，并发起service request过程UE发起service request相当于主叫过程下行数据达

49、到发起的service request相当于被叫接入端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程 Service Request过程过程UE triggered Service Request 端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程 Service Request过程过程MME triggered Service Request被叫业务，网络通过Paging引发UE发起该过程端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程 Service Request过程过程E-RAB建立过程建立过程作用：为专用承载分配资源为默认承载分配资源过程：PDN-GW根据QoS策略制

50、定该EPS承载的QoS参数S-GW向eNB发送承载建立请求，包含（IMSI,QoS,TFT,TEID,LBI等）MME向eNB发送E-RAB建立请求，包含E-RAB ID,QoS,S-GW TEIDeNB接收建立请求消息后，建立数据无线承载eNB返回E-RAB建立响应消息，E-RAB建立列表信息中包含成功建立的承载信息，E-RAB建立失败列表消息中包含没有成功建立的承载消息说明：必须在UE RRC CONNECTED态下执行UE和EPC均可发起，eNB不可发起UE发起时，EPC仅将其作为参考，有权接受或拒绝。当EPC接受时，可回复承载建立、修改流程。而在3G中，数据业务的PDP激活流程由UE发

51、起。E-RAB建立概述建立概述端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载建立流程专用承载建立流程E-RAB建立过程建立过程EPS Bear可以划分为两大类：GBR(Guranteed Bit Rate)和 NonGBR。所谓GBR，是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配，即使在网络资源紧张的情况下，相应的比特速率也能够保持。EPS系统中，为了提高用户体验，减小业务建立的时延，真正实现用户的“永远在线”，引入了默认承载（Default Bearer）的概念，即在用户开机，进行网络附着的同时，为该用户建立一个固定数据速率的默认承载，保证其基本的业务需求，默认承载是一种N

52、onGBR承载。一般来说，每个PDN连接都对应着一个Default Bearer和一个IP Address，只有在UE和PDN都支持IPV4，IPV6双协议栈，一个PDN连接才有可能对应两个Default Bearer和IP Address。为了给相同IP地址的UE提供具有不同QoS保障的业务，如视频通话，移动电视等，需要在UE和PDN 之间建立一个或多个Dedicated EPS Bear。连接到相同PDN的其他EPS承载称为专有承载，运营商可以根据PCRF（Policy And Charging Resource Function）定义的策略，将不同的数据流映射到相应的Dedicated

53、EPS Bear上，并且对不同的EPS Bear采用不同的QoS机制。专有承载可以是GBR承载，也可以是NonGBR承载。E-RAB建立概述建立概述-2端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载建立流程专用承载建立流程PDN GW发起的发起的E-RAB建立流程建立流程 3.Create Bearer Request MME Serving GW PDN GW PCRF 4.E-RAB Steup Request 5.RRC Connection Reconfiguration 2.Create Bearer Request 6.RRC Connection Reconfig

54、uration Complete 7.E-RAB Setup Response 10.Create Bearer Response eNodeB UE(A)(B)1.IP-CAN Session Modification 12.IP-CAN Session Modification 11.Create Bearer Response 8.UL Information Transfer(Activate dedicated EPS bearer context accept)9.Session Management Response UE为ECM IDLE态时，第三步触发由网络发起的servic

55、e request过程端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载建立流程专用承载建立流程UE请求的请求的E-RAB建立流程建立流程端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载建立流程专用承载建立流程E-RAB修改过程修改过程E-RAB修改概述修改概述作用E-RAB修改过程由MME发起，用于修改已经建立承载的配置过程P-GW发起承载修改请求，S-GW将其发给MMEMME向eNB发送E-RAB修改请求消息，修改一个或多个承载，E-RAB修改列表信息包含每个承载的QoSeNB接收到E-RAB修改请求消息后，修改数据无线承载eNB返回E-RAB修改响应消息，E-R

56、AB修改列表信息中包含成功修改的承载信息，E-RAB修改失败列表消息中包含没有成功修改的承载消息说明必须在CONNECTED态下执行UE和EPC均可发起，eNB不可发起UE发起时，EPC可回复承载建立、修改、释放流程分为修改Qos和不修改Qos两种类型端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载修改流程修改流程PDN GW发起发起E-RAB修改流程（修改修改流程（修改QoS）(B)3.Update Bearer Request MME Serving GW PDN GW PCRF 4.E-RAB MODIFY REQUEST 5.RRC Connection Reco

57、nfiguration 2.Update Bearer request 6.RRC Connection Reconfiguration Complete 7.E-RAB Modify Response 10.Update Bearer Response 11.Update Bearer response UE eNodeB(A)1.IP-CAN Session Modification 12.IP-CAN Session Modification 9.Session Management Response 8.Direct Transfer 修改E-RAB的Qos端到端业务建立端到端业务建立

58、/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载修改流程修改流程PDN GW发起发起E-RAB修改流程（不修改修改流程（不修改QoS）(A)MME Serving GW PDN GW PCRF 4.Downlink NAS Transport 5.Direct Transfer 2.Update Bearer Request eNodeB UE(B )10.IP-CAN Session Modification 1.IP-CAN Session Modification 3.Update Bearer Request 6.Direct Transfer 7.Uplink NAS Transport

59、8.Update Bearer Response 9.Update Bearer Response 不修改E-RAB的Qos端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载修改流程修改流程UE请求的请求的E-RAB修改流程修改流程端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载修改流程修改流程E-RAB释放概述释放概述E-RAB释放过程释放过程PDN GW和MME均可发起对E-RAB的释放流程对于PDN GW发起的承载释放，可释放专用承载或该PDN地址下的所有承载对于MME发起的承载释放，可释放某一专用承载，但不能释放该PDN下的默认承载过程无论P-

60、GW或MME发起的释放过程，MME向eNB发送E-RAB释放命令消息，释放一个或多个承载的SI和Uu接口资源eNB接收到E-RAB释放命令消息后，释放每一个承载的S1接口资源,Uu接口上的资源和数据无线承载说明UE或MME均可发起对PDN连接释放的请求，此时可以删除该PDN下的专用承载（不包括默认承载）端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载释放流程释放流程PDN GW发起的承载释放流程发起的承载释放流程当释放默认承载时，为detach过程端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载释放流程释放流程MME发起的承载释放流程发起的承载释放流

61、程MME发起的承载释放，仅能释放某一专用承载，不能释放该PDN连接下的默认承载端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载释放流程释放流程UE或或MME发起的发起的PDN连接释放流程连接释放流程UE的最后一个PDN连接释放不可由UE或MME发起端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程专用承载专用承载释放流程释放流程S1释放流程释放流程端到端业务建立端到端业务建立/释放相关流程释放相关流程S1释放流程释放流程功能：释放UE的信令面和数据面，使UE从ECM-CONNECTED 到 ECM-IDLE态，释放eNodeB中有关UE的上下文信息。触发流程：1、eN

62、odeB触发，原因：O&M Intervention,Unspecified Failure,User Inactivity,Repeated RRC signalling Integrity Check Failure,Release due to UE generated signalling connection release,CS Fallback triggered,Inter-RAT Redirection,etc.2、MME触发，原因：authentication failure,detach,not allowed CSG cell 等。四、移动性管理四、移动性管理TAU切换

63、小区重选TAU概述概述TA和和TAITAU的定义的定义当移动台由一个TA移动到另一个TA时，必须在新的TA上重新进行位置登记以通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息，这个过程就是跟踪区更新(Tracking Area Update,TAU)移动性管理移动性管理TAUTAU概述概述TA和和TAITAU分类分类UE状态不同空闲态TAU连接态TAU更新内容不同非联合TAU更新TAI LIST联合TAU更新TAI LIST+LAUTAU的应用场景的应用场景当前TA不在UE的TAI list里周期性TAU表明UE Alive；网络配置，IDLE或连接态均强制执行从服务区外返回服务区时，且周期性TAU到

64、期，立刻执行MME负载均衡时，可要求UE发起TAUECM-IDLE状态下UE的GERAN和UTRAN Radio能力发生变化从UTRAN PMM Connected或GPRS READY状态通过小区重选进入E-UTRAN时移动性管理移动性管理TAUTAU过程过程在网络登记新的用户位置信息进入新的TA，其TAI不在UE存储的TAI LIST内给用户分配新的GUTI核心网在同一个MME pool用GUTI唯一标识一个UE。若TAU过程中更换了MME pool，则核心网会在TAU ACCEPT消息中携带新GUTI 分配给UE使UE和MME的状态由EMM-DEREGISTERED变为EMM-REGIS

65、TEREDUE短暂进入无服务区后回到覆盖区，信号恢复，且周期性TAU到期IDLE态用户可通过TAU过程请求建立用户面资源IDLE下发起TAU过程时，如果有上行数据或者上行信令(与TAU无关的)发送，UE可以在TAU request消息中设置an“active”标识，来请求建立用户面资源，并且在TAU完成后保持NAS信令连接 连接态不可设置该标识TAU的作用的作用移动性管理移动性管理TAUIDLE TAU流程流程-1TAU Request中含中含ACTIVE标识，用户完成标识，用户完成TAU后可继续进行数据业务传输后可继续进行数据业务传输移动性管理移动性管理TAUIDLE TAU流程流程-2TA

66、U Request中不含中不含ACTIVE标识，标识，TAU完成后释放连接完成后释放连接移动性管理移动性管理TAUCONNECTED-TAU流程流程连接态连接态TAU流程流程若TAU accept未分配新GUTI，无过程6、7连接态TAU完成后，不释放NAS信令连接移动性管理移动性管理TAU切换概述切换概述切换的含义及目的切换的含义及目的当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区，或由于无线传输业务负荷量调整、激活操作维护、设备故障等原因，为了保证通信的连续性和服务的质量，系统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上，这个过程就是切换切换分类切换分类同一个eNB内的切换基于X2口的切换基于S1口的切换切换判决准备切换判决准备测控及测报测控及测报基站根据不同的需要利用移动性管理算法给UE下发不同种类的测量任务，在RRC重配消息中携带 MeasConfig 信元给UE下发测量配置UE收到配置后，对测量对象实施测量，并用测量上报标准进行结果评估，当评估测量结果满足上报标准后向基站发送相应的测量报告 基站通过终端上报的测量报告决策是否执行切换切换步骤及作用切换步骤及作用切换准备：目