非常详细的LTE信令流程 - 图文

由天下分享时间：2024/9/1 2:33:51 加入收藏我要投稿点赞

? 传输信道的前向纠错编码（FEC）与译码。 ? 混合自动重传请求（HARQ）软合并。 ? 传输信道与物理信道之间的速率匹配及映射。 ? 物理信道的功率加权。 ? 物理信道的调制与解调。 ? 时间及频率同步。

? 射频特性测量并向高层提供指示。 ? MIMO天线处理。 ? 传输分集。 ? 波束赋形。 ? 射频处理。

以上为LTE网络架构中各层的主要功能和作用，其中MAC、RLC、PDCP三个子层组成数据链路层，称为L2。子层与子层之间使用服务接入点（Service Access Points， SAP）作为端到端通信的接口。PDCP层向上提供无线承载服务，并提供可靠头压缩（Robust Header Compression， ROHC）与安全保护功能；物理层与MAC层之间的SAP为传输信道，MAC层与RLC层之间的SAP为逻辑信道。物理信道，执行信息的收发；传输信道，区分信息的传输方式；逻辑信道，区分信息的类型。 MAC层主要负责提供逻辑信道到传输信道之间的映射，同时执行将几个逻辑信道（例如无线承载）复用到统一传输信道（例如传输块）。

LTE系统的上下行架构各子层实现功能是基本相同的，它们的主要区别在于下行反映网络侧情况，处理多个用户；上行反映终端侧的情况，只处理一个用户。

1.3 空闲态和连接态

EPS中有两种管理模型：移动性管理EMM和连接性管理ECM。EMM状态描述的是UE在网络中的注册状态，表明UE是否已经在网络中注册。注册状态的转变是由于移动性管理过程而产生的，比如附着过程和TAU过程。EMM分为已注册和为注册两种状态。而ECM描述的是UE和EPC间的信令连接性，也有两种状态：空闲态ECM-IDLE和连接态ECM-CONNECTED。空闲态和连接态是RRC子层中的两种状态，建立了RRC连接就是连接态，释放了RRC连接就是空闲态，如果是脱网、关机、DETACHED就是DEAD态（在RRC中描述为NULL）。

表1 空闲态和连接态的特征

空闲状态（RRC-IDLE）的特征 PLMN选择；系统信息广播；不连续接收寻呼；小区重选移动性； UE和网络之间没有信令连接，在E-UTRAN中UE和网络之间没有S1-MME和S1-U连接。并由MME发起寻呼。网络对应UE位置所知的精度为TA级别。应使用DRX等具有省电的功能连接状态（RRC-CONNECTED）的特征 UE有一个RRC连接； UE在E-UTRAN中具有通信上下文； E-UTRAN知道UE当前属于哪个小区；网络和终端之间可以发送和接收数据；网络控制的移动性管理，包括切换或者网络辅助小可以测量邻小区；了共享信道资源； eNodeB可以根据终端的活动情况配置不连续接收不为UE分配无线资源，并且没有建立上下文。区更改（NACC）到GERAN小区； UE在由下行数据到达时，上述应终止在S-GW，终端可以监听控制信道以便确定网络是否为它配置当UE进入未注册的新TA时，应执行TA更新。（DRX）周期，节约电池并提高无线资源的利用率

图3 状态的转换过程

1.4 网络标识

在EPS网络中，一共有6种不同的UE标识，包括IMSI、IMEI、S-TMSI、C-RNTI、GUTI和IP，各个标识的生命周期、有效周期、功能作用和分配方式各不相同，在LTE信令分析中要懂得区分和查找。

C-RNTI:小区无线网络临时标识，由基站分配给UE的一个动态标识，唯一标识了一个小区空口下的UE，只有处于连接态下的UE，C-RNTI才有效。（T-RNTI是临时的C-RNTI，连接态建立后T-RNTI会晋升为正式的C-RNTI）

RA-RNTI: 接入用-无线网络临时标识，收端UE知道自己之前 Preamble的发送位置，通过计算可以检测PDCCH上是否有自己对应的RA-RNTI；有，则说明接入被响应。RA-RNTI可由UE\\eNodeB根据公式计算而得（发生时刻、频域资源、前导格式等决定），无需通过信令来传送。对于FDD，RA-RNTI和preamble发送的子帧号一一对应，对于TDD同时要考虑频率资源。所以RA-RNTI对于FDD是10个，对于TDD最多60个。此标识在这里与其他标识对比，是接入用的标识。

IMEI:是由设备制造商给UE设备分配的一个永久标识，IMEI存储在SIM卡和HSS中，同时IMEI可防止不法手机的再使用等，目前中国未使用。

IMSI: 国际移动用户识别码，由SP（service provider）给UE分配的一个永久标识，开户就有。只要UE能够使用SP提供的服务就一直有效，IMSI存储在SIM和HSS中，是3GPP的PLMN中全球唯一标识。

S-TMSI: S-TMSI是临时UE识别号，由MME产生并维护，用于NAS交互中保护用户的IMSI，其中S代表SAE，与M-TMSI一致。而在小区级识别RRC连接时，C-RNTI提供唯一的UE识别号。

UE ID:UE标识，用于识别UE。这些标识用户身份的ID在建立RRC连接时发送到eNB

进行用户身份识别。UE ID可以是IMEI、IMSI、S-TMSI，另外UE ID不仅用于基站进行用户识别，在SAE侧同样需要使用UE ID进行用户识别。

GUTI: 在网络中唯一标识UE，可以减少IMSI、IMEI等用户私有参数暴露在网络传输中。GUTI由核心网分配的一个动态标识。只有在EPC注册同时附着MME的UE，GUTI才有效。存储在UE和MME中。在attach accept, TAU accept, RAU accept等消息中带给UE。第一次attach时UE携带IMSI，而之后MME会将IMSI和GUTI进行一个对应，以后就一直用GUTI，通过attachaccept带给UE。在同一个MME下,GUTI与M-TMSI一致。 IP地址：是有PGW分配的一个动态的标识。在上下文本存在时有效。

1.5 承载概念

在LTE系统中，一个UE到一个PGW之间，具有相同Qos待遇的业务流称为一个EPS承载。EPS承载中UE到eNB空口之间的一段称为无线承载RB；eNB到SGW之间的一段称为S1承载。无线承载与S1承载统称为E-RAB。

图4 承载的位置关系

无线承载根据承载的内容不同分为SRB（signaling radio bearer）和DRB（data radio

bearer）

SRB承载控制面（信令）数据，根据承载的信令不同分为以下三类SRB：

SRB0：承载RRC连接建立之前的RRC信令，通过CCCH逻辑信道传输，在RLC层采用TM模式。

SRB1承载RRC信令（可能会携带一些NAS信令）和SRB2之间之前的NAS信令，通过DCCH逻辑信道传输，在RLC层采用AM模式。

SRB2承载NAS信令，通过DCCH逻辑信道传输，在RLC层采用AM模式，SRB2优先级低于SRB1，安全模式完成后才能建立SRB2。

DRB承载用户面数据，根据Qos不同，UE与eNB之间可能最多建立8个DRB。根据用户业务需求和Qos的不同可以分为GBR/ Non-GBR 承载，默认承载\\专用承载，对承载的概念可以理解为“隧道”、“专有通道”、“数据业务链路”。

GBR/ Non-GBR 承载：在承载建立或修改过程中通过例如eNode B接纳控制等功能永久分配专用网络资源给某个保证比特速率（Guaranteed Bit Rate，GBR）的承载，可以确保该承载的比特速率。否则不能保证承载的速率不变则是一个 Non-GBR 承载

默认承载（Default Bearer）：一种满足默认QOS的数据和信令的用户承载，提供“尽力而为”的IP连接。默认承载为Non-GBR 承载。默认承载为UE接入网络时首先建立的承载，该承载在整个PDN连接周期都会存在，为UE提供到PDN的“永远在线”的IP连接。