LTE连接态管理

连接管理

连接管理是指UE与eNodeB以及MME（Mobility Management Entity）移动性管理实体之间的连通性管理，是建立UE与MME之间的专用连接，用以进行UE所需要的各项业务，并在业务完成后对专用连接进行释放的一系列过程。

本文档包括了随机接入、信令连接管理和无线承载管理以及相关的工程应用内容。 本文档描述了以下基本特性：

? RRC Connection Management ? Radio Bearer Management ? Random Access Procedure ? Cell Access Radius up to 15km

本文档描述了以下可选特性：

? Extended Cell Access Radius

延伸小区的接入半径

跟踪区TA

LTE系统中，跟踪区TA（Tracking Area）可进行UE的位置管理，TA是通过TAI（Tracking Area Identity）来进行标识的，TAI由MCC (Mobile Country Code)、MNC (Mobile Network Code) 和 TAC (Tracking Area Code)构成。

为了减少因位置改变引起位置更新信令，采用注册多个TA的方法，由多个TA组成一个跟踪区列表TAL（Tracking Area List），TAL同时分配给一个UE，UE在TAL间移动不需要执行TA更新。网络中由MME决定分配哪些TA给UE。当UE移动到新TA（该TA不在其所注册的TAL中）时，需要执行TA更新。MME给UE重新分配一个TAL，新分配的TAL可以包含原TAL中的一些TA。

对eNodeB而言，每个小区只属于一个TA，其广播消息只需要广播一个TA的信息。MME发送寻呼消息时，向UE的TAL下所有小区发送寻呼消息。

AS接入层状态

接入层AS（Access Stratum）状态表示UE与eNodeB之间的连接状态，通过RRC连接状态来判断。所以AS层状态根据RRC连接是否建立分为空闲态与连接态两种。 在空闲态中，eNodeB没有UE的上下文，在此状态中，eNodeB可发送系统消息与寻呼消息给UE。

UE因为某个原因（业务请求、位置更新、寻呼等）需要和网络建立连接，则触发RRC连接建立，RRC连接建立后，则进入AS连接态。

在连接态中，eNodeB有UE的上下文，eNodeB可控制UE进行相关的数据传输、切换、通知UE相关调度信息、接收UE反馈的信道质量等信息以及发送系统消息给UE。

NAS非接入层状态

NAS（Non- Access Stratum）非接入层状态主要表示UE与MME之间的连接状态，根据UE的注册状态与专用S1连接的建立情况分为以下四种：

? EMM

未注册状态（EMM-Deregistered）

当UE未接入网络时，MME没有该UE的上下文信息与位置信息，无法为该UE提供服务，即EMM（EPS Mobility Management）未注册状态。例如UE关机时，就处于该状态。

? EMM

注册状态（EMM-Registered）

当UE接入网络，MME建立并存储该UE的上下文信息，可以为该UE提供服务，则该UE处于EMM注册状态。在此状态下，MME和UE维护该UE的TAL信息。UE开机并被网络侧接受后，就处于该状态。

? ECM

空闲状态（ECM-Idle）

当UE和MME没有NAS信令连接即专用S1连接未建立时，该UE处于ECM（EPS Connection Management）空闲状态。在此状态下，MME没有该UE的上下文。UE空闲且没有业务处理时，就处于该状态。

? ECM

连接状态（ECM-Connected）

当UE和MME有NAS信令连接即专用S1连接已建立，MME就建立并存储该UE的上下文信息，则该UE处于ECM连接状态。UE在处理业务时，就处于该状态。

NAS非接入层呼叫类型

Attach、Detach、Tracking Area Update、Service Request以及Extended Service Request都属于NAS过程。

在RRC连接建立时，RRC Connection Request消息中会携带具体建立原因，目前3GPP协议支持的原因有：MO（Mobile Originating）-signaling、MO-data、MT（Mobile Terminating）-access、Emergency紧急事件和highPriority高优先Access。

NAS的呼叫类型有源信令、源呼叫、被叫与紧急呼叫。当处于ECM空闲态的UE需要传输初始NAS消息，UE将请求建立一个专用S1连接，UE将根据NAS过程选择一个RRC连接建立原因用以通知底层连接建立的目的。NAS过程以及NAS呼叫类型与RRC连接建立原因的关系如表2-1所示。

表2-1 NAS过程以及NAS呼叫类型与RRC连接建立原因的关系 NAS过程 Attach Tracking Area Update Detach RRC连接建立原因 MO-signalling MO-signalling MO-signalling 呼叫类型 originating signalling originating signalling originating signalling originating calls originating calls terminating calls Service Request MO-data（请求建立业务承载无线资源） MO-data（上行信令请求资源） MT-access（响应寻呼） Extended MO-data（mobile originating CS fallback） originating calls Service Request terminating calls MT-access（mobile terminating CS fallback） Emergency（mobile originating CS fallback emergency call） emergency calls

当UE的RRC连接建立请求被拒绝后，UE再次发送RRC连接建立请求需等待一定时间。这个等待时间可通过定时器T302进行设置，在UE收到RRC连接拒绝消息时开始计时，而UE进入RRC连接状态或进行小区重选时停止。

连接管理概述

在LTE系统中，连接管理是UE与eNodeB以及MME之间连通性的管理，包括控制面连接与用户面连接。

连接管理所涉及的功能如图3-1所示，当UE因为某个原因（例如：业务请求、位置更新或被寻呼）需要和网络建立连接时，UE先要进行随机接入。随机接入过程完成后，开始建立从UE到MME的控制面连接，控制面连接包括RRC信令连接和专用S1连接，RRC信令连接是UE与eNodeB之间的空口信令连接，专用S1连接是eNodeB与MME之间的信令连接。控制面连接完成后，如果UE此次连接请求的目的是业务请求，则MME触发eNodeB进行E-RAB（E-UTRAN Radio Access Bearer）建立，eNodeB通过无线承载管理对承载进行建立、修改、释放等过程。 图3-1 连接过程示例图

上图中安全模式控制，是安全组网的必须过程，其内容不在本文档中介绍，其相关内容详细请参见《无线安全特性参数描述》。

随机接入RA（Random Access）

随机接入RA（Random Access）在LTE系统中起着重要的作用，是UE与eNodeB建立和恢复上行同步的唯一策略。随机过程分为基于竞争的RA和基于非竞争的RA。在基于竞争的RA过程中，接入的结果具有随机性，并不能保证100%成功；在基于非竞争的RA过程中，eNodeB为UE分配专用的RACH（Random Access Channel）资源进行接入，但当专用的RACH资源不足时，eNodeB会指示UE发起基于竞争的RA。

建立UE与网络侧连接

建立UE与网络侧的连接，包含建立信令连接和建立无线承载两个过程。

信令连接，是指对无线接入承载及UE和网络之间的连接进行控制（包括业务请求、不同传输资源的控制和切换等）。建立信令连接过程是指在安全模式建立之前的信令连接建立过程，包含了RRC连接的建立即SRB1的建立以及S1接口信令连接的建立。信令连接建立起来以后，一直到用户进入空闲状态才释放。

无线承载，是指传输通过接入网的用户数据。根据接续过程的顺序，为了描述方便，本文中的无线承载管理是指安全模式建立之后的E-RAB建立过程，包含了SRB2的建立以及DRB的建立。

在LTE系统中，一个UE到一个P-GW（PDN-Gatway）之间，具有相同QoS属性的业务流称为一个EPS（Evolved Packet System）承载。如图3-2所示，EPS 承载中UE到eNodeB空口之间的一段称为无线承载，eNodeB到S-GW（Serving Gateway）之间的一段称为S1承载。无线承载与S1承载统称为E-RAB。

信令连接使用SRB（Signaling Radio Bearer）承载信令数据，根据承载的信令不同分为以下3类SRB：

? SRB0? SRB1? SRB2

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（Transparent Mode）透明的模式。

承载RRC信令（可能携带一些NAS信令）和SRB2建立之前的NAS信令，通过DCCH逻辑信道传输，在RLC层采用AM（Acknowledged Mode）公认的模式。 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，在安全模式激活后才能建立SRB2。

无线承载使用DRB（Data Radio Bearer）承载用户面数据，根据QoS不同，单个UE与eNodeB之间可同时最多建立8个DRB。

图3-2 承载类型示意图

建立信令连接

信令连接是指UE和eNodeB之间的RRC连接，以及eNodeB和MME之间的专用S1连接。 信令连接建立由UE触发，首先UE请求建立RRC连接。RRC连接建立完成后，eNodeB开始建立S1接口的专用S1连接，从而建立eNodeB到MME之间的信令连接。专用S1连接建立完成后，表示从UE到MME的信令连接建立完成。

信令连接释放通常由MME触发，首先释放业务承载的E-RAB连接，然后释放信令连接的专用S1连接。MME也可通过直接释放专用S1连接达到释放所有S1资源的目的。

无线承载管理

无线承载管理是指安全模式建立之后的SRB2与DRB进行管理，包括DRB的建立、修改和释放以及SRB2的建立和修改。SRB2的释放不是通过无线承载管理来执行的，而是通过信令连接释放同SRB1一起进行释放的。

随机接入

本章节描述基本特性Random Access Procedure。

随机接入是UE开始和网络通信之前的接入过程，由UE向系统请求接入，收到系统的响应并分配随机接入信道的过程。随机接入的目的是建立和网络上行同步的关系，以及请求网络分配专用资源给UE进行正常的业务传输。 随机接入会在如下场景中触发：

? Case1：初始? Case2：RRC

RRC连接建立，当UE需要从空闲态转到连接态时，UE会发起随机接入。 连接重建，当无线链接失败后，UE需要重新建立RRC连接时，UE会发起

随机接入。