完整版S1AP基本信令流程.docx

1、完整版S1AP基本信令流程S1AP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EUTRAN。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。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CAPEX。1.

2、1EUTRAN接口的通用协议模型EUTRAN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。1.2S1接口S1接口是MME/SGW网关与eNB之间的接口，S1接口与3G UMTS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。1.2.1S1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。S1UP的传输网络层基于IP传输,UDP/IP之上的GTPU用来传输S-GW与eNB之间的用户平面PDU。1.2.2S1接口控制面S1控制平面接口位于E-NodeB和M

3、ME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S1AP.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NAS signaling connection建立完成。2)如果消息2带了UE Radio Capability IE,则没有4过程3)发起UE上下文释放（即811)的条件: eNod

4、eBinitiated with cause e。g. O&M Intervention, Unspecified Failure， User Inactivity, Repeated RRC signalling Integrity Check Failure, Release due to UE generated signalling connection release， etc.； or MME-initiated with cause e。g。 authentication failure， detach, etc.4)消息3说明:该消息为MME向eNB发起的初始上下文建立请求，请

5、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attach request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）2.2UE发起的service request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service request过程，流程图如下:2.2.2异常流程case1（核心网拒绝）2

6、.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Initial context setup response，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2.3.1S_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

7、IMSI寻呼当网络发生错误需要恢复时（例如STMSI不可用），可发起IMSI寻呼，UE收到后执行本地detach，然后再开始attach。2.4TAU流程去附当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。2.4.1正常流程case1(IDLE下发起的)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TAU request消息中设置an active”标识,来请求建立用户面资

8、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TAU accept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TAU accept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；不能带active”标识。2.4.3异常流程同2.2。22.2.52.5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

9、的所有资源，流程图如下：说明:1）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，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

10、ERAB SETUP RESPONSE，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2.6.4异常流程case3（eNB未等到RRC重配完成消息，回复失败）2.6.5异常流程case4（UE NAS层拒绝)如果是UE的NAS层拒绝，则核心网收到后会给eNB发送ERAB释放消息,来释放刚刚建立的S1承载，此时不带NAS PDU。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

11、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-RAB RELEASE INDICATION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unknown EPS bearer context，UE会本地去激活存在的专用承载.2.7.4异常流程case2(eNB回复失败）eNB回复失败区分为：eNB本地失败，没有给UE发送RRC重配消息；eNB未收到RRC重配完成消息，回复失败。以上过程同2.6。3和2.6。4。2.7.5异常流程case3（UE NAS层拒绝）同2。6.52.7.6异常流程case4（上行直传NAS消息丢失）同2。6.62.8专用承载释放流程专用承载释放可以由eNB 、MME主动发起，只能在connected下发起该流程。