LTE信令流程图端到端平台.docx

1、LTE信令流程图端到端平台TDD-LTE 基本信令流程图1概述本文主要针对TD-LTE端到端信令流程图进行分解，为端到端平台提供分析流程呈现依据。由于部分流程无S1口信令支撑，当前根据相关文档进行的绘制，后续具备条件后进行补充调整。2TDD-LTE网络结构概述LTE的系统架构分成两部分，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（evolved NodeB）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，并且在需要通信的两个不同eNB之间总是会存在X2接口。L

2、TE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CAPEX。由于eNB与MME/S-GW之间具有灵活的连接（S1-flex），UE在移动过程中仍然可以驻留在相同的MME/S-GW上，有助于减少接口信令交互数量以及MME/S-GW的处理负荷。当MME/S-GW与eNB之间的连接路径相当长或进行新的资源分配时，与UE连接的MME/S-GW也可能会改变。2.1EPC与E-UTRAN功能划分与3G系统相比，由

3、于重新定义了系统网络架构，核心网和接入网之间的功能划分也随之有所变化，需要重新明确以适应新的架构和LTE的系统需求。针对LTE的系统架构，网络功能划分如下图：eNodeB功能：1）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；2）IP头压缩与用户数据流加密；3）UE附着时的MME选择；4）提供到S-GW的用户面数据的路由；5）寻呼消息的调度与传输；6）系统广播信息的调度与传输；7）测量与测量报告的配置。MME功能：1）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；2）安全控制；3）空闲状态的移动性管理；4）SAE承载控制

4、；5）非接入层信令的加密与完整性保护。服务网关功能：1）终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包；2）支持由于UE移动性产生的用户平面切换。2.2E-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。E-UTRAN接口的通用协议模型继承了UTRAN接口的定义原则，即控制面和用户面相分离，无线网络层与传输网络层相分离。继续保持控制平面与用户平面、无线网络层与传输网络层技术的独立演进，同时减少了LTE系统接口标准化工作的代价。2.3S1接口S1接口是MME/S-GW网关与eNB之间的接口，S1接口与3G UMTS系统Iu接口的

5、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。2.3.1S1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。GTP-U协议具备以下特点：1）GTP-U协议既可以基于IPv4/UDP传输，也可以基于IPv6/UDP传输；2）隧道端点之间的数据通过IP地址和UDP端口号进行路由；3）UDP头与使用的IP版本无关，两者独立。S1用户面无线网络层协议功能：1）在S1接口目标节点中指示数据分组所属的S

6、AE接入承载；2）移动性过程中尽量减少数据的丢失；3）错误处理机制；4）MBMS支持功能；5）分组丢失检测机制；2.3.2S1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：S1控制面功能：1）SAE承载服务管理功能（包括SAE承载建立、修改和释放）；2）S1 接口UE上下文释放功能；3）LTE_ACTIVE状态下UE的移动性管理功能（包括Intra-LTE切换和Inter-3GPP-RAT切换）；4）S1接口的寻呼；5）NA

7、S信令传输功能；6）S1接口管理功能（包括复位、错误指示以及过载指示等）；7）网络共享功能；8）漫游于区域限制支持功能；9）NAS节点选择功能；10）初始上下文建立过程；11）S1接口的无线网络层不提供流量控制和拥塞控制功能。2.4X2接口X2接口是eNB与eNB之间的接口。X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则，体现在X2接口的用户平面协议结构与控制平面协议结构均与S1接口类似。2.4.1X2接口用户平面X2接口用户平面提供eNB之间的用户数据传输功能。X2-UP的协议栈结构如下图所示，X2-UP的传输网络层基于IP传输，UDP/IP协议之上采用GTP-U来传输eNB之间的用户面PDU。2

8、.4.2X2接口控制平面X2接口控制平面协议栈如下图所示，LTE系统X2接口的定义采用了与S1接口一致的原则，其传输网络层控制平面IP层的上面也采用了SCTP，为信令提供可靠的传输。应用层信令协议表示为X2-AP。X2接口应用层协议功能：1）支持LTE_ACTIVE状态下UE的LTE接入系统内的移动性管理功能；2）X2接口自身的管理功能，如错误指示等；3）上行负荷管理功能。2.5S5接口S5接口是S-GW和P-GW之间的接口，提供S-GW和P-GW间的用户面隧道和隧道管理功能。该接口点用于S-GW和P-GW分设时，S-GW建立到P-GW的连接过程以及在用户移动性管理中S-GW重定位过程。S8接

9、口是在用户漫游的时候，VPLMN的S-GW和HPLMN的P-GW间的参考点，它的功能和S5接口相同。S5接口的控制平面功能，主要包括承载的建立、修改或释放，控制平面采用GTPv2-C协议，遵循3GPP TS 29.274；用户平面采用GTPv1-U协议，遵循3GPP TS 29.2812.6S11接口S11接口是MME和S-GW之间的参考点，用于支持移动性和承载管理流程，其功能跟S4接口的控制平面相似，包括承载的建立、修改或释放；或者用于修改用户承载的QoS参数修改；或者在有下行数据的时候，用于通知MME需要寻呼空闲态的用户；或者在发生InterRAT切换的时候，用于转变数据的转发方式，删除或

10、者建立间接转发方式。S11接口采用GTPv2-C协议，遵循3GPP TS 29.274。3附着流程3.1正常附着流程3.2异常附着流程3.2.1RRC建立失败RRC建立失败根据信令又分为三种：1、RRC建立请求无响应：（或是空口因素导致eNodeB未收到，或是收到但无法正确解码）2、RRC建立请求正确到达eNodeB，但eNodeB下发的rrc connection setup 消息UE未收到或收到后无法按照要求建立。3、UE上发的rrc connection setup complete 消息在空口丢失导致建立超时。 3.2.2核心网拒绝3.2.3eNodeB未收到初始化上下文建立请求3.2

11、.4RRC重配置请求丢失4寻呼流程4.1寻呼成功流程4.1.1空闲态寻呼寻呼成功：MME发起寻呼（S1 接口发送Paing 消息）后收到S1 接口相应的INITIAL UEMESSAGE（NAS: Service Request），则判做寻呼成功4.1.2连接态寻呼4.2寻呼失败流程寻呼失败：MME发起寻呼（S1 接口发送Paing 消息），2 秒内未收到S1 接口相应的INITIAL UE MESSAGE，则判做一次寻呼失败4.2.1Paging消息不可达Paging消息在S1口丢失Paging消息在空口丢失4.2.2RRC建立失败RRC建立失败根据信令又分为三种：1、RRC建立请求无响应：

12、（或是空口因素导致eNodeB未收到，或是收到但无法正确解码）2、RRC建立请求正确到达eNodeB，但eNodeB下发的rrc connection setup 消息UE未收到或收到后无法按照要求建立。3、UE上发的rrc connection setup complete 消息在空口丢失导致建立超时。4.2.3eNodeB未上发Initial UE message或达到超时5去附着流程5.1非关机去附着流程5.1.1连接态非关机去附着5.1.2空闲态非关机去附着5.2关机去附着流程UE关机去附着时,发起去附着请求后不再响应E-UTRAN侧任何消息,直接释放本地所有EPS承载和RB资源。如果

13、是连接态关机去附着，则下图流程中没有RRC建立过程。6TAU流程当UE进入一个小区，该小区所属TAI不在UE保存的TAI list内时，UE发起正常TAU流程，分为IDLE和CONNECTED（即切换时）下。如果TAU accept分配了一个新的GUTI，则UE需要回复TAU complete，否则不用回复。6.1TAU成功流程6.1.1空闲态TAUIDLE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TAU request消息中设置an active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下发起的也可以带EPS bearer context status IE，如果UE带该IE，MME回复消息也带该IE，双方EPS承载通过这个IE保持同步。TAU Request中不含ACTIVE标识，TAU完成后释放连接TAU Request中含ACTIVE标识，用户完成TAU后可继续进行数据业务传输6.1.2连接态TAU6.2TAU失败流程同3.27ftp流程8切换流程8.1eNodeB内切换流程8.2eNodeB间EPC内切换流程8.3eNodeB间EPC间切换流程8.4TD-LTE到TD-SCDMA切换流程8.5TD-LTE到GSM切换流程