【資料名稱】：LTE詳解信令

【資料作者】：jijun23h

【資料日期】：1126

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

【資料目錄和簡介】：

1 概念介紹
1.1 控制面和用戶面協(xié)議棧

控制面協(xié)議棧

用戶面協(xié)議棧
1.2 承載概念
EPS bearer: An EPS bearer uniquely identifies traffic flows that receive a common QoS treatment between a UE and a PDN GW
E-RAB: An E-RAB uniquely identifies the concatenation of an S1 Bearer and the corresponding Data Radio Bearer. When an E-RAB exists, there is a one-to-one mapping between this E-RAB and an EPS bearer of the Non Access Stratum.
Data Radio Bearer: the Data Radio bearer transports the packets of an E-RAB between a UE and an eNB. There is an one-to-one mapping between the E-RAB and the Data Radio Bearer。（eNB）

Figure 13.1-1: EPS Bearer Service Architecture

Default Bearer: The EPS bearer which is first established for a new PDN connection and remains established throughout the lifetime of the PDN connection.
Non-GBR bearer: An EPS bearer that uses network resources that are not related to a guaranteed bit rate (GBR) value.
GBR bearer: related to a guaranteed bit rate (GBR) value.
1.3 連接概念
Uu（X1）: interface between an UE and E-UTRAN.
S1: interface between an eNB and an EPC, providing an interconnection point between the E-UTRAN and the EPC.
UE-associated logical S1-connection: The UE-associated logical S1-connection uses the identities MME UE S1AP ID and eNB UE S1AP ID according to definition in [23.401]. For a received UE associated S1-AP message the MME identifies the associated UE based on the MME UE S1AP ID IE and the eNB identifies the associated UE based on the eNB UE S1AP ID IE. The UE-associated logical S1-connection may exist before the S1 UE context is setup in eNB.
NAS signalling connection: is a peer to peer S1 mode connection between UE and MME. A NAS signalling connection consists of the concatenation of an RRC connection via the "LTE-Uu" interface and an S1AP connection via the S1 interface.
2開機附著流程
2.1正常流程
UE剛開機時，先進行物理下行同步，搜索測量進行小區(qū)選擇，選擇到一個suitable或者acceptable小區(qū)后，駐留并進行附著過程。附著完成后，默認承載建立成功，UE可獲得PDN address信息。
附著流程圖如下：


說明：
1）步驟1～5會建立RRC連接，步驟6、9會建立S1連接，完成這些過程即標志著NAS signalling connection建立完成，見24.301。
2）消息7的說明：UE剛開機第一次attach，使用的IMSI，無Identity過程；后續(xù)，如果有有效的GUTI，使用GUTI attach，核心網(wǎng)才會發(fā)起Identity過程（為上下行直傳消息）。
3）消息10~12的說明：如果消息9帶了UE Radio Capability IE，則eNB不會發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE，即沒有10~12過程；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。
為了減少空口開銷，在IDLE下MME會保存UE Radio Capability信息，在INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息會帶給eNB，除非UE在執(zhí)行attach或者"first TAU following GERAN/UTRAN Attach" or "UE radio capability update" TAU過程（也就是這些過程MME不會帶UE Radio Capability信息給eNB，并會把本地保存的UE Radio Capability信息刪除，eNB會問UE要能力信息，并報給MME。注："UE radio capability update" TAU is only supported for changes of GERAN and UTRAN radio capabilities in ECM-IDLE.）。
在CONNECTED下，eNB會一直保存UE Radio Capability信息。
UE的E_UTRAN無線能力信息如果發(fā)生改變，需要先detach，再attach。
4）發(fā)起UE上下文釋放（即21～25）的條件：
-eNodeB-initiated 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.
5）eNB收到msg3以后，DCM給USM配置SRB1，配置完后發(fā)送msg4給UE；eNB在發(fā)送RRCConnectionReconfiguration前，DCM先給USM配置DRB/SRB2等信息，配置完后發(fā)送RRCConnectionReconfiguration給UE，收到RRCConnectionReconfigurationComplete后，控制面再通知用戶面資源可用。
6）消息13~15的說明：eNB發(fā)送完消息13，并不需要等收到消息14，就直接發(fā)送消息15。
7）如果發(fā)起IMSI attach時，UE的IMSI與另外一個UE的IMSI重復，并且其他UE已經(jīng)attach，則核心網(wǎng)會釋放先前的UE。如果IMSI中的MNC與核心網(wǎng)配置的不一致，則核心網(wǎng)會回復attach reject。
8）消息9的說明：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attachrequest消息帶給核心網(wǎng)的，核心網(wǎng)再通過該消息送給eNB。UE的網(wǎng)絡能力（安全能力）信息改變的話，需要發(fā)起TAU。
2.2異常流程
2.2.1 RRC連接建立失敗

2.2.2核心網(wǎng)拒絕

1）如果是ESM過程導致的拒絕（比如默認承載建立失�。�，才會帶PDN CONNECTIVITY REJECT消息，EMM層拒絕，只有ATTACH REJECT消息。
2）常見的拒絕原因有：IMSI中的MNC與核心網(wǎng)配置的不一致。
2.2.3 eNB未等到Initial context setup request消息

2.2.4 RRC重配消息丟失或者沒收到RRC重配完成消息或者eNB內(nèi)部配置UE的安全參數(shù)等失敗

3 UE發(fā)起的service request流程
3.1正常流程
UE在IDLE模式下，需要發(fā)送業(yè)務數(shù)據(jù)時，發(fā)起service request過程，流程圖如下：


3.2異常流程
3.2.1 RRC連接建立失敗
處理同2.2.1。
3.2.2核心網(wǎng)拒絕

3.2.3 eNB未等到Initial context setup request消息
處理同2.2.3， 區(qū)別在于service request過程失敗沒有重發(fā)。
3.2.4 RRC重配消息丟失或者eNB內(nèi)部配置UE的安全參數(shù)失敗或者沒有建立起來一個非GBR承載
同2.2.4， 區(qū)別在于service request過程失敗沒有重發(fā)。
3.2.5 eNB建立專用承載失敗
當attach成功，建立一個專用承載后，如果RRC連接釋放進入了IDLE，下次UE發(fā)起數(shù)據(jù)時會發(fā)起service request，該過程會為默認承載和專用承載建立對應的DRB等參數(shù)。如果eNB建立專用承載失敗，則回復給核心網(wǎng)Initial context setup response，帶失敗列表，告知核心網(wǎng)專用承載建立失敗，核心網(wǎng)會本地去激活該專用承載；同時RRCConnectionReconfiguration消息也不會帶該專用承載的DRB，UE收到后發(fā)現(xiàn)該專用承載對應的DRB沒有建立起來，也會本地去激活該承載，這樣UE和核心網(wǎng)承載保持一致。
流程圖同2.1正常流程。

3.2.6 eNB建立默認承載失敗
場景同上，當建立的這個專用承載也為非GBR承載時，eNB可能會成功建立該專用承載，而失敗建立默認非GBR承載，這樣回復給核心網(wǎng)Initial context setup response，帶失敗列表，核心網(wǎng)發(fā)現(xiàn)默認承載建立失敗時，會本地detach該UE；同時RRCConnectionReconfiguration消息也不會帶該默認承載的DRB，UE收到后發(fā)現(xiàn)默認承載對應的DRB沒有建立起來，也會本地去激活該默認承載，以及關聯(lián)的專用承載，從而本地detach（只有一個默認承載時），這樣UE和核心網(wǎng)承載保持一致。
流程圖如下：

4網(wǎng)絡發(fā)起的paging流程
4.1 S_TMSI尋呼
UE在IDLE模式下，當網(wǎng)絡需要給該UE發(fā)送數(shù)據(jù)（業(yè)務或者信令）時，發(fā)起尋呼過程，流程圖如下：

4.2 IMSI尋呼
當網(wǎng)絡發(fā)生錯誤需要恢復時（例如S-TMSI不可用），可發(fā)起IMSI尋呼，UE收到后執(zhí)行本地detach，然后再開始attach。

5TAU流程：
當UE進入一個小區(qū)，該小區(qū)所屬TAI不在UE保存的TAI list內(nèi)時，UE發(fā)起正常TAU流程，分為IDLE和CONNECTED（即切換時）下。如果TAU accept分配了一個新的GUTI，則UE需要回復TAU complete，否則不用回復。
5.1正常流程
5.1.1 IDLE下發(fā)起的
IDLE下，如果有上行數(shù)據(jù)或者上行信令（與TAU無關的）發(fā)送，UE可以在TAU request消息中設置an "active"標識，來請求建立用戶面資源，并且TAU完成后保持NAS信令連接。如果沒有設置"active"標識，則TAU完成后釋放NAS信令連接。
IDLE下發(fā)起的也可以帶EPS bearer context status IE，如果UE帶該IE，MME回復消息也帶該IE，雙方EPS承載通過這個IE保持同步。
IDLE下發(fā)起的不設置"active"標識的正常TAU流程圖如下：

說明：
1）如果TAU accept未分配一個新的GUTI，則無過程11、12；
2）步驟1～5完成RRC連接建立，步驟6、9完成S1連接建立；
3）步驟13～15釋放NAS信令連接，IDLE下發(fā)起的不設置"active"標識時，核心網(wǎng)在完成TAU后會釋放NAS信令連接。

IDLE下發(fā)起的設置"active"標識的正常TAU流程圖如下：

5.1.2 CONNECTED下發(fā)起的

說明：
1）如果TAU accept未分配一個新的GUTI，則無過程6、7；
2）切換下發(fā)起的TAU，完成后不會釋放NAS信令連接；
3）CONNECTED下發(fā)起的TAU，不能帶"active"標識。
5.2異常流程
異常流程同3.2。
6去附著
6.1 關機去附著
UE關機時，需要發(fā)起去附著流程，來通知網(wǎng)絡釋放其保存的該UE的所有資源，流程圖如下：

說明：
1）IDLE和CONNECTED下發(fā)起的區(qū)別同上面TAU的區(qū)別；
2）如果是非關機去附著，則會收到MME的Detach Accept響應消息和eNB的
RRC Connection Release消息。
6.2 非關機去附著
IDLE下發(fā)起的非關機去附著

CONNECTED下發(fā)起的非關機去附著

7切換流程
當UE在CONNECTED模式下時，eNodeB可以根據(jù)UE上報的測量信息來判決是否需要執(zhí)行切換，如果需要切換，則發(fā)送切換命令給UE，UE不區(qū)分切換是否改變了eNodeB。非競爭切換流程圖如下：


8專用承載建立流程
8.1正常流程
專用承載建立可以由UE或者MME主動發(fā)起，eNB不能主動發(fā)起，并且只能在connected下發(fā)起該流程。

說明：
1）如果是MME主動發(fā)起的承載建立流程，則無步驟1、2；
2）UE發(fā)起的承載建立流程，核心網(wǎng)可以回復承載建立、修改流程；
3）可以同時建立多個專用承載，但目前還不支持。
8.2異常流程
8.2.1 核心網(wǎng)拒絕

1）如果拒絕原因值是"unknown EPS bearer context"，UE會本地去激活存在的默認承載。
8.2.2 eNB本地建立失�。ê诵木W(wǎng)主動發(fā)起的建立）
如果eNB建立失敗，會回復E-RAB SETUP RESPONSE，帶失敗建立的承載列表，并帶原因值，核心網(wǎng)應該根據(jù)原因值處理（目前eNB的實現(xiàn)是： 如果eNB本地建立失敗，即還沒有給UE發(fā)送RRC重配消息，這時eNB會發(fā)送NAS NON DELIVERY INDICATION給MME）。但目前核心網(wǎng)沒有查看原因值，都給UE下發(fā)了Deactivate EPS bearer context request消息（與協(xié)議不符），UE查找不到該承載，也回復Deactivate EPS bearer context accept。


8.2.3 eNB未等到RRC重配完成消息，回復失敗

1）eNB未收到RRC重配完成消息時，會給核心網(wǎng)發(fā)UE上下文釋放請求消息。
8.2.4 UE NAS層拒絕
如果是UE的NAS層拒絕，則核心網(wǎng)收到后會給eNB發(fā)送E-RAB釋放消息，來釋放剛剛建立的S1承載，此時不帶NAS PDU。eNB收到消息后，發(fā)RRC重配給UE來釋放剛建立的DRB參數(shù)。

8.2.5 上行直傳NAS消息丟失

說明：如果核心網(wǎng)沒有收到UE回復的NAS消息，會重發(fā)請求消息，重發(fā)4次后，如果還沒收到應答則放棄。
9專用承載修改流程
9.1正常流程
專用承載修改可以由UE 、MME主動發(fā)起，不能由eNB主動發(fā)起，只能在connected下發(fā)起該流程。流程圖如下：
9.1.1 修改QoS

說明：
1）MME主動發(fā)起的承載建立/修改/釋放無步驟1、2；
2）eNB主動發(fā)起的釋放，無步驟1，步驟2改為發(fā)送E-RAB RELEASE INDICATION消息給MME；
3）UE發(fā)起的承載修改流程，核心網(wǎng)可以回復承載建立、修改、釋放流程。
9.1.2 不修改QoS，只修改TFT

說明：
不修改QoS，只修改TFT參數(shù)時，為上下行直傳消息，與eNB無關。
9.2異常流程
9.2.1 核心網(wǎng)拒絕

1）如果拒絕原因值是"unknown EPS bearer context"，UE會本地去激活存在的專用承載。
9.2.2 eNB回復失敗
eNB回復失敗區(qū)分為：
eNB本地失敗，沒有給UE發(fā)送RRC重配消息；
eNB未收到RRC重配完成消息，回復失敗。
以上過程同8.2.2和8.2.3.
9.2.3 UE NAS層拒絕
9.2.4 上行直傳NAS消息丟失
同8.2.5.
10專用承載釋放流程
專用承載釋放可以由eNB 、MME主動發(fā)起，只能在connected下發(fā)起該流程。
流程圖如下：

11空口RRC信令


開機attach、非關機detach、釋放RRC連接的空口RRC信令見上圖（與EPC的信令沒畫出）。 其中，1～4是RA過程（UE底層收到Msg4以后，通過帶的UE Contention Resolution Identity MAC control element與Msg3碼流匹配，如果一樣，則認為RA過程成功，把Msg4送給RRC層）；1～5是RRC連接建立過程（收到消息4以后，RRC從IDLE轉(zhuǎn)為CONNECTED模式）；5～8是attach過程（attach過程完成后，UE成功注冊到網(wǎng)絡，網(wǎng)絡有該UE信息，UE獲得GUTI、TAI list，并且默認EPS承載建立成功）； 9～10是非關機detach過程（用來執(zhí)行去附著）；11是RRC連接釋放過程（UE收到該消息后從CONNECTED轉(zhuǎn)為IDLE模式）。