LTE中接口与承载的本质关系

1基础知识1.1E-RAB在LTE系统中的位置和组成P-GWS-GWPeerEntityUEeNBEPSBearerRadioBearerS1BearerEnd-to-endServiceExternalBearerRadioS5/S8InternetS1E-UTRANEPCGiE-RABS5/S8Bearer图1TD-LTEEPS的承载管理架构延续3GPP的一贯定义，RAB(RadioAccessBearer)为用户提供从核心网到UE的数据连接能力，但是在LTE中RAB更名为E-RAB。如图1所示，LTE的E-RAB从SGW开始到UE结束，由S1-U承载和DRB(DataRadioBearer)串联而成，进入LTE系统的业务数据主要通过E-RAB进行传输，因此LTE对于业务的管理主要是在E-RAB层次上进行的。为了管理E-RAB，在LTE系统内需要相应的信令连接传输网元间的控制信令来完成，LTE的信令主要包括三个部分，就是NAS信令、RRC信令和S1AP信令以及用来传输信令的各种实际的承载。另外ERAB的管理主要体现在S1接口的信令中，包括ERAB的建立、修改和释放，对于RB的管理也就是空口连接的管理可以看做是ERAB管理过程的子过程。其中DRB是数据无线承载的简称，在UE和ENodeB之间传输ERAB数据包，在DRB和ERAB之间有点到点的映射，是属于空口（Uu接口）的内容，同时在Uu口还包括SRB(SignalRadioBearer,信令无线承载)。作为eNodeB和UE之间数据传输的通道，RB是通过RRC信令来进行管理的，eNodeB和UE通过RRC信令的交互，完成各种RB的建立、重配和释放等功能。S1-U承载在ENodeB和SGW之间传输数据，通过S1AP信令来进行管理的，包括S1承载的建立、修改和释放。S1-AP有专门建立、修改和释放信令完成这几个功能。1.2RB的功能图2RB的构造RB是eNodeB为UE分配的一系列协议实体及配置的总称，包括PDCP协议实体、RLC协议实体以及MAC和PHY分配的一系列资源等。RB是Uu接口连接eNodeB和UE的通道，在协议架构由下到上包括PHY、MAC、RLC和PDCP协议，任何在Uu接口上传输的数据都要经过RB。RB包括SRB和DRB，SRB是系统的信令消息实际传输的通道，DRB是用户数据实际传输的通道。图3RB的分类PS：1.从图中看，SRB0/SRB1/SRB2/DRB是不同的并行承载(管道)，在实际情况在四者之间是并行的关系，而且是递进的关系，即后者是在配置好前者的基础上进行再配置的。另外上图只是示意图，SRB0/SRB1/SRB2/DRB的配置只会实施在对应实体上参数的配置(eNode端为主，UE端为辅，主要是eNodeB为UE分配)，从下图也可以看出，SRB/DRB等是传输不同消息的路径，更似是一种称谓。。。在空中的话，真正的管道只有无线电波，而且是四面八方的发射；ControlPlaneRRC/NAScodecNASSecurity(perUE)Testcase(TTCN-3)SRBportPDCPRRCSecurity(perRB)RLCAMTMDCCHDCCHCCCHSRB_COMMON_REQSRB_COMMON_INDSRB2:NASonlySRB1:RRConlyRRC+NAS,NASonlyMACC-RNTICcchDcchDtchConfigRachProcedureConfigPcchConfigBcchConfigStaticCellInfoPhysicalLayerConfigDLPhysicalLayerConfigULReferencePowerCCCH/DCCH/DTCHCTRLRACHCTRLPCCHCTRLBCCHCTRLLogicalChannelsLCID=2LCID=1LCID=0PHYUserPlaneSYSportPagingTriggerCellConfigRequestSpsConfigSecurityDRBportSRB1SRB2SRB0DRBRRC(belowRRC)SYSTEM_CTRL_REQSYSTEM_CTRL_CNFPBCH/PCFICH/PHICH/PDCCH/PDSCHPRACH/PUCCH/PUSCHMACConfigRB-MappingRLCConfigPDCPConfigNASCTRLportNAS_CTRL_REQNAS_CTRL_CNFNAsCountL1MacIndCtrlSYSINDportEnquireTimingSystemIndicationSYSTEM_INDSystemIndicationNASEmulation(TTCN-3)SRBportSRB0:RRConlyPDCPCiphering/ROHCRLCAM/UM/TMDTCHDRB_COMMON_REQDRB_COMMON_INDRRC_PDU_REQ/RRC_PDU_INDPdcchOrderL1_TestModeCellAttenuation2.很多参数的本质，归根结底不过是在不同实体不同位置不同参数的不同数字进行的称谓，最终均有二进制数字进行描述，转换为物理实体中的信号进行传递；-----in2015.03.201.2.1DRB“数据无线承载”DRB是用于传输用户数据的无线承载，DRB只有一种，协议规定每个UE可以最多有8个DRB用来传输不同的业务。1.2.2SRB“信令无线承载”（SRB）定义为仅仅用于RRC和NAS消息传输的无线承载（RB）。更具体地讲，定义如下三种SRB：SRB0用于RRC消息，使用CCCH逻辑信道；message3、4均使用SRB0。SRB1用于RRC消息（可能包括含有NAS消息），SRB1先于SRB2的建立，所有使用DCCH逻辑信道；message5使用SRB1。SRB2用于NAS消息，使用DCCH逻辑信道。SRB2要后于SRB1建立，并且总是由E-UTRAN在安全激活后进行配置。下行捎带NAS消息仅仅用于一个依附的流程（即在连接成功/失败的时候使用）：建立/修改/释放承载。上行捎带NAS消息仅仅用于在建立连接的过程中传输初始的NAS消息。一旦安全被激活，在SRB1和SRB2上所有的RRC消息，包括那些包含NAS或非3GPP消息，都由PDCP进行完整型保护和加密。NAS各自独立采用完整性保护和加密生成NAS消息。2RB的管理RB的管理主要是在RRC连接的信令传输上完成的，Uu口上的RB包括SRB0、SRB1、SRB2和DRB。接下来介绍RRC连接相关内容。2.1RRC连接管理eNBPHYUEPHYMACRLCMACMMERLCNASNASRRCRRCPDCPPDCP图4RRC协议架构如上所述，RRC是管理RB的协议实体，通过RRC信令的交互完成RB的建立、修改以及释放等功能。通俗的讲RRC连接指的是UE和eNodeB之间建立的SRB1，因为标准规定SRB0是不需要建立的，UE在RRC_IDLE状态就可以获得SRB0的配置和资源，如果需要可以直接使用。系统中业务发起的过程是通过SRB0上传输信令建立SRB1，SRB1建立之后UE就进入RRC_Connected状态；进而通过SRB1传输信令建立SRB2用来传输NAS信令；利用SRB1传输信令建立DRB来传输用户数据，在业务进行过程中通过SRB1进行管理；当业务结束后，SRB1上传输的信令可以将所有的DRB、SRB释放，使得UE进入到RRC_IDLE状态，在需要时UE唯一可以使用的资源就是SRB0，而且需要在完成随机接入之后进行。RRC连接建立包括SRB1的建立。E-UTRAN在完成S1连接建立过程前，即在接收EPC发出的UE上下文信息之前，完成RRC连接的建立。因此，在RRC连接的初始阶段，SRB1的建立不需要同核心网进行信息的交互，AS安全将不会被激活。当接收到EPC发出的UE上下文后，E-UTRAN使用初始安全激活过程来激活安全（包括加密和完整性保护）。激活安全的RRC消息（命令与成功响应）会得到完整性保护，而加密只有当此过程完成后才开始。也就是说，激活安全消息的响应没有被加密，只有随后的消息有完整性保护和加密，比如建立SRB2和DRB的消息。初始安全激活过程启动后，E-UTRAN发起SRB2和DRB的建立，也就是在接收到UE发出的初始安全激活确认前E-UTRAN可以发起SRB2和DRB的建立。在任何情况下，E-UTRAN会对用于建立SRB2和DRB的RRC连接重配消息进行加密和完整性保护。如果初始安全激活和/或无线承载建立失败，E-UTRAN应释放RRC连接。2.1.1RRC连接建立过程与RRC连接建立相关的信令包括RRCConnectionSetupRequest，RRCConnectionSetup，RRCConnectionReject，RRCConnectionSetupComplete。其中RRCConnectionSetup消息用于建立SRB1，无线承载是SRB0,RCL-SAP是TM，逻辑信道是CCCH,是从E-UTRAN到UE的消息RRCConnectionSetup消息--ASN1STARTRRCConnectionSetup::=SEQUENCE{rrc-TransactionIdentifierRRC-TransactionIdentifier,criticalExtensionsCHOICE{c1CHOICE{rrcConnectionSetup-r8RRCConnectionSetup-r8-IEs,spare7NULL,spare6NULL,spare5NULL,spare4NULL,spare3NULL,spare2NULL,spare1NULL},criticalExtensionsFutureSEQUENCE{}}}RRCConnectionSetup-r8-IEs::=SEQUENCE{radioResourceConfigDedicatedRadioResourceConfigDedicated,nonCriticalExtensionSEQUENCE{}OPTIONAL--NeedOP}--ASN1STOP2.1.2RRC连接重配置过程该过程旨在修改RRC连接，包括增加、删除、修改各种RB；进行切换，这是由于LTE没有单独定义Intra-LTE的切换信令，对于UE的切换信令是通过RRC重配消息完成的；这条消息还可以的修改和释放测量的配置。在SRB2建立之前，NAS消息还可以通过这个过程捎带给UE。发起RRC连接重配的前提必须是UE已经建立SRB1进入RRC连接状态，并且已经建立了AS安全上下文。该过程包括RRCConnectionReconfigurationComplete和RRCConnectionReconfiguration消息，信令无线承载是SRB1，RLC-SAP是AM，逻辑信道是DCCH。RRCConnectionReconfiguration消息是命令消息，用来修改RRC连接。其可以传送测量配置、移动控制、包含任何相关专用NAS信息的无线资源配置（包含RBs、MAC主要配置以及物理信道配置）、安全配置。RRCConnectionReconfiguration消息--ASN1STARTRRCConnectionReconfiguration::=SEQUENCE{rrc-TransactionIdentifierRRC-TransactionIdentifier,criticalExtensionsCHOICE{c1CHOICE{rrcConnectionReconfiguration-r8RRCConnectionReconfiguration-r8-IEs,spare7NULL,spare6NULL,spare5NULL,spare4NULL,spare3NULL,spare2NULL,spare1NULL},criticalExtensionsFuture