1、LTE空口協(xié)議及信令流程,教學(xué)目標(biāo),熟悉LTE空口協(xié)議介紹 熟悉開機(jī)附著/去附著 熟悉Service Request流程 熟悉尋呼流程 熟悉TAU流程 熟悉切換流程 熟悉專用承載建立流程,教學(xué)內(nèi)容,LTE空口協(xié)議介紹 開機(jī)附著/去附著 UE發(fā)起Service Request流程 尋呼流程 TAU流程 切換流程 專用承載流程,LTE系統(tǒng)架構(gòu),LTE/SAE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)演進(jìn),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化 E-UTRAN只有一種 網(wǎng)元E-Node B,全I(xiàn)P 媒體面控制面分離 與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互通,LTE網(wǎng)元功能,LTE協(xié)議結(jié)構(gòu),信令流,數(shù)據(jù)流,E-Node B,PHY,UE,PHY,MAC,RLC,MAC,MME,RLC

2、,NAS,NAS,RRC,RRC,PDCP,PDCP,APP,UDP,GTPU,IP,S,1,AP,SCTP,SGW,IP,UDP,GTPU,IP,SCTP,S,1,AP,X,2,AP,控制面協(xié)議架構(gòu),UE,eNode-B,MME,控制面協(xié)議架構(gòu),UE,eNode-B,MME,RRC 子層執(zhí)行的功能: 廣播 尋呼 鏈接管理 無線承載控制 移動性 UE測量上報和控制,PDCP 子層執(zhí)行的功能: 加密和完整性保護(hù),NAS 子層執(zhí)行的功能: 認(rèn)證、鑒權(quán) 安全控制 Idle 模式移動性處理 Idle 模式尋呼發(fā)起,用戶面協(xié)議架構(gòu),UE,eNode-B,MME,用戶面協(xié)議架構(gòu),UE,eNode-B,MM

3、E,RLC 子層執(zhí)行的功能: PDU傳輸 ARQ 包的組合和拆分,PDCP 子層執(zhí)行的功能: 頭壓縮 加密,MAC 子層執(zhí)行的功能: 調(diào)度 HARQ 邏輯信道優(yōu)先級處理 PDU組包和解復(fù)用,物理層(L1)執(zhí)行的功能： 無線接入 功率控制 MIMO,EPS承載業(yè)務(wù)架構(gòu),承載概念,GBR/ Non-GBR 承載：在承載建立或修改過程中通過例如eNode B接納控制等功能永久分配專用網(wǎng)絡(luò)資源給某個保證比特速率（Guaranteed Bit Rate，GBR）的承載，可以確保該承載的比特速率。否則不能保證承載的速率不變則是一個 Non-GBR 承載 默認(rèn)承載（Default Bearer）：一種滿足默

4、認(rèn)QOS的數(shù)據(jù)和信令的用戶承載，提供盡力而為的IP連接。默認(rèn)承載為Non-GBR 承載。默認(rèn)承載為UE接入網(wǎng)絡(luò)時首先建立的承載，該承載在整個PDN連接周期都會存在，為UE提供到PDN的“永遠(yuǎn)在線”的IP連接。 專用承載：對某些特定業(yè)務(wù)所使用的SAE承載。一般情況下專用承載的QOS比默認(rèn)承載高，專用承載可以是GBR或Non-GBR 承載。,連接概念,Uu空口(X1)：UE與eNode B之間的空中接口。 S1接口： eNode 與EPC之間的接口。 UE-associated logical S1-connection：UE相關(guān)S1邏輯連接，對于某個UE-associated logical S

5、1-connection在MME側(cè)用MME UE S1AP ID 標(biāo)識，在 eNB側(cè)用eNB UE S1AP ID 標(biāo)識，此連接可能在S1 UE context 建立之前存在。 NAS signalling connection：NAS信令連接，是UE與MME之間端到端的連接，NAS信令連接包括“LTE-Uu”空口的RRC連接和S1口的S1 AP連接。,教學(xué)內(nèi)容,LTE空口協(xié)議介紹 開機(jī)附著/去附著 UE發(fā)起Service Request流程 尋呼流程 TAU流程 切換流程 專用承載流程,開機(jī)附著,開機(jī)附著,NAS信令連接建立,建立RRC連接 建S1連接,Attach Request,RRCC

6、onnectionSetupComplete、InitialUEMessage把NAS消息Attach Request發(fā)送到EPC。,InitialContextSetupRequest,該消息為MME向eNB發(fā)起的初始上下文建立請求，請求eNB建立承載資源，同時帶安全上下文，可能帶用戶無線能力、切換限制列表等參數(shù)。 UE的安全能力參數(shù)是通過attach request消息帶給核心網(wǎng)的，核心網(wǎng)再通過該消息送給eNB。,UE Capability Enquiry,如果消息InitialContextSetupRequest帶了UE Radio Capability IE，則eNB不會發(fā)送UECa

7、pabilityEnquiry消息給UE，否則會發(fā)送，UE上報無線能力信息后，eNB再發(fā)UE Capability Info Indication給核心網(wǎng)上報UE的無線能力信息。,UECapability Enquiry,帶如果消息InitialContextSetupRequest帶了UE Radio Capability IE，則eNB不會發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE。,LTE中的密鑰體系,密鑰體系,Distribution of authentication data,Auth authentication vector 四元組：RAND、AUTN、XRES、KA

8、SME 3G：AV五元組：RAND、AUTN、XRES、CK、IK,鑒權(quán),UE收到Authentication Request消息后，首先驗(yàn)證AUTN的新鮮性，如果驗(yàn)證通過，則完成了UE對MME的認(rèn)證，認(rèn)為接入的網(wǎng)絡(luò)是可信任的。 USIM計算出RES。 UE響應(yīng)包括RES的Authentication Response消息。 MME檢查RES和XRES是否一致，如果一致，則完成了MME對UE的認(rèn)證，認(rèn)為該UE是合法的。,安全模式命令,NAS層安全模式命令 MME和UE兩端協(xié)商N(yùn)AS算法 計算NAS完整性保護(hù)密鑰和加密密鑰 AS層安全模式命令 eNB和UE兩端協(xié)商AS算法 計算NAS完整性保護(hù)密

9、鑰和加密密鑰,NAS安全模式命令,MME根據(jù)UE上報的安全能力，選擇NAS層使用的加密算法和完整性保護(hù)算法。 MME向UE發(fā)送NAS安全模式命令消息,AS安全模式命令,AS層安全模式命令過程由eNB發(fā)起 發(fā)送Security Mode Command，該消息被完整性保護(hù)，發(fā)送該消息后，啟動下行方向?qū)RC消息和用戶數(shù)據(jù)加密保護(hù) UE進(jìn)行完整性校驗(yàn),NAS信息發(fā)送,UL Information Transfer(UU) Uplink NAS Transport(S1) DL Information Transfer(UU) Downlink NAS Transport(S1),非關(guān)機(jī)去附著流程:

10、RRC_IDLE（1）,非關(guān)機(jī)去附著流程:RRC_IDLE（2）,去附著流程: RRC_CONNECTED（非關(guān)機(jī)）,非關(guān)機(jī)去附著，則會 收到MME的Detach Accept響應(yīng)消息和 eNB的RRC Connection Release消息.,關(guān)機(jī)去附著流程,附著/去附著跟蹤信令,非關(guān)機(jī)去附著過程（RRC_CONNECTED）,教學(xué)內(nèi)容,LTE空口協(xié)議介紹 開機(jī)附著/去附著 UE發(fā)起Service Request流程 尋呼流程 TAU流程 切換流程 專用承載流程,UE發(fā)起的Service Request過程,UE發(fā)起的Service Request過程,教學(xué)內(nèi)容,LTE空口協(xié)議介紹 開機(jī)附

11、著/去附著 UE發(fā)起Service Request流程 尋呼流程 TAU流程 切換流程 專用承載流程,尋呼流程,MME觸發(fā)尋呼,尋呼流程,系統(tǒng)消息改變觸發(fā)尋呼,教學(xué)內(nèi)容,LTE空口協(xié)議介紹 開機(jī)附著/去附著 UE發(fā)起Service Request流程 尋呼流程 TAU流程 切換流程 專用承載流程,TAU流程,IDLE下，如果有上行數(shù)據(jù)或者上行信令（與TAU無關(guān)的）發(fā)送，UE可以在TAU request消息中設(shè)置an “active”標(biāo)識，來請求建立用戶面資源，并且TAU完成后保持NAS信令連接。如果沒有設(shè)置“active”標(biāo)識，則TAU完成后釋放NAS信令連接。 如果TAU accept分配了

12、一個新的GUTI，則UE需要回復(fù)TAU complete，否則不用回復(fù)。,TAU流程：RRC_IDLE不設(shè)置“active”標(biāo)識（1）,TAU流程：RRC_IDLE不設(shè)置“active”標(biāo)識（2）,TAU流程：RRC_IDLE不設(shè)置“active”標(biāo)識（3）,TAU流程：RRC_IDLE設(shè)置“active”標(biāo)識（1）,TAU流程：RRC_IDLE設(shè)置“active”標(biāo)識（2）,TAU流程：RRC_IDLE設(shè)置“active”標(biāo)識（3）,TAU流程：RRC_CONNECTED發(fā)起的流程,TAU流程：RRC_CONNECTED發(fā)起的流程,教學(xué)內(nèi)容,LTE空口協(xié)議介紹 開機(jī)附著/去附著 UE發(fā)起Se

13、rvice Request流程 尋呼流程 TAU流程 切換流程 專用承載流程,切換,LTE測量 測量事件 測量建立 測量報告 Intra-eNB HandOver：同一基站內(nèi)不同小區(qū)間切換流程 Inter-eNB HandOver：不同基站間小區(qū)切換 S1 Based Handover：基于S1接口切換流程 X2 Based Handover：基于X2接口切換流程,LTE測量,測量事件 A1事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限 A2事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限 A3事件：鄰區(qū)比服務(wù)小區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限， A4事件：鄰區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限 A5事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限1，且鄰

14、區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限2 B1事件：異系統(tǒng)鄰區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限 B2事件：服務(wù)小區(qū)質(zhì)量低于一個絕對門限1且異系統(tǒng)鄰區(qū)質(zhì)量高于一個絕對門限2,LTE測量,測量建立：RRC連接建立后，與 承載UE上下文建立消息的第一次RRCConnection Reconfiguration消息一起下發(fā),LTE測量,測量報告：UE通過Measurement Report發(fā)送測量結(jié)果,Intra-eNB HandOver,Inter-eNB X2 HandOver（1）,Inter-eNB X2 HandOver（2）,源側(cè)信令跟蹤 目標(biāo)側(cè)信令跟蹤,Inter-eNB S1 HandOver（1）,Inter-

15、eNB S1 HandOver（2）,源側(cè)信令跟蹤 目標(biāo)側(cè)信令跟蹤,Inter-eNB S1 HandOver（3）,源eNB向MME發(fā)起切換Required,Inter-eNB S1 HandOver（4）,MME向目標(biāo)eNB發(fā)起切換Request,Inter-eNB S1 HandOver（5）,MME向源eNB發(fā)起切換命令,Inter-eNB S1 HandOver（6）,源eNB向UE發(fā)送RRCConnection Reconfiguration，消息中包含專用Preamble，表明是非競爭的RA。,教學(xué)內(nèi)容,LTE空口協(xié)議介紹 開機(jī)附著/去附著 UE發(fā)起Service Request流程 尋呼流程 TAU流程 切換流程 專用承載流程,專