TD-LTE信令分析v1

TD-LTE信令分析课程目录基本概念基于LTE信令分析的网络优化LTE信令流程介绍附录1、网络架构2、协议栈结构基本概念3、UE的工作模式与状态4、无线承载的分类章目录5、UE标识eNBMME/S-GWMME/S-GWeNBeNBS1S1S1S1X2X2X2UEUuE-UTRAN只有eNB一个节点无差异轻微差异主要差异LTETDD/FDD网络功能异同E-UTRAN网络结构基本概念网络架构空中接口协议栈TD-SCDMA和TD-LTE协议栈比较L3controlcontrolcontrolcontrolLogicalChannelsTransportChannelsC-planesignallingU-planeinformationPHYL2/MACL1RLCL2/RLCMACRLCRLCRLCRLCRLCRLCRLCBMCL2/BMCcontrolPDCPPDCPL2/PDCPRadioBearersRRCTD-SCDMATD-LTE用户平面控制平面TD-SCDMA中，RRC/PDCP/RLC和部分MAC实体位于RNC中，部分MAC实体位于NodeB中；LTE中RRC/PDCP/RLC/MAC都位于eNB中基本概念协议栈结构UE各状态说明状态行为RRC_IDLEPLMN选择NAS配置的DRX过程系统信息广播和寻呼邻小区测量小区重选的移动性UE获取1个TA区内的唯一标识eNodeB内无终端上下文RRC_CONNECTED网络侧有UE的上下文信息网络侧知道UE所处小区网络和终端可以传输数据网络控制终端的移动性邻小区测量存在RRC连接:UE可以从网络侧收发数据监听共享信道上指示控制授权的控制信令UE可以上报信道质量给网络侧UE可以根据网络配置进行DRX基本概念UE的工作模式与状态RRC状态LTE中的承载RadioBearer承载空口RRC信令和NAS信令S1Bearer承载eNB与MME间S1-AP信令NAS消息也可作为NASPDU附带在RRC消息中发送P-GWS-GWPeerEntityUEeNBEPSBearerRadioBearerS1BearerEnd-to-endServiceExternalBearerRadioS5/S8InternetS1E-UTRANEPCGiE-RABS5/S8Bearer基本概念无线承载的分类Bear(承载)inLTE无线承载分类•数据承载为DRB，通过eNB为其分配的PDSCH来承载•信令承载通过SRB，LTE中有三类SRB–SRB0：承载RRC消息，映射到CCCH信道–SRB1：承载RRC消息，也可承载NAS消息，映射到DCCH信道–SRB2：承载NAS消息，映射到DCCH信道–UE的RRC连接未建立时，由SRB0承载RRC信令；SRB2未建立时，由SRB1承载NAS信令•由于带宽增加，数据传输性能增强，LTE的RRC消息的数据携带能力显著提升；因此LTE中所有NAS消息可填充在RRC消息中携带传输，进一步精简了信令流程•NAS消息通过四条RRC消息传递：–ULInformationTransfer和DLInformationTransfer（由SRB2承载，SRB2未建立时由SRB1承载）–RRCConnectionSetupComplete和RRCConnectionReconfiguration（由SRB1承载）–RRCConnectionSetupComplete（只携带NAS的初始直传消息）基本概念无线承载的分类根据承载内容分类NAS消息其他承载方式小区内UE标识（1）标识类型应用场景获得方式有效范围是否与终端/卡设备相关RA-RNTI随机接入中用于指示接收随机接入响应消息根据占用的时频资源计算获得（0001~003C）小区内否T-CRNTI随机接入中，没有进行竞争裁决前的CRNTIeNB在随机接入响应消息中下发给终端（003D~FFF3）小区内否C-RNTI用于标识RRCConnect状态的UE初始接入时获得（T-CRNTI升级为C-RNTI）（003D~FFF3）小区内否SPS-CRNTI半静态调度标识eNB在调度UE进入SPS时分配（003D~FFF3）小区内否P-RNTI寻呼FFFE（固定标识）全网相同否SI-RNTI系统广播FFFF（固定标识）全网相同否基本概念UE标识核心网UE标识（2）用户标识名称来源作用IMSIInternationalMobileSubscriberIdentitySIM卡UE在首次ATTACH时需要携带IMSI信息，网络也可以通过身份识别流程要求UE上报IMSI参数IMEIInternationalMobileEquipmentIdentity终端国际移动台设备标识，唯一标识UE设备，用15个数字表示IMEISVIMEIandSoftwareVersionNumber终端携带软件版本号的国际移动台设备标识，用16个数字表示S-TMSISAETemporaryMobileStationIdentifierMME产生并维护SAE临时移动标识，由MME分配。与UMTS的P-TMSI格式类似，用于NAS交互中保护用户的IMSIGUTIGloballyUniqueTemporaryIdentifierMME产生并维护全球唯一临时标识，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.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；GUTI由两部分构成，一部分标识分配GUTI的MME，另一部分则标识被分配GUTI的UE(TMSI)基本概念UE标识课程目录基本概念基于LTE信令分析的网络优化LTE信令流程介绍附录2、随机接入4、RRC连接建立、重配、重建立、释放3、寻呼LTE信令流程介绍5、测量章目录无线网信令流程移动性管理流程1、系统消息系统消息信令流程系统消息获取•UE通过E-UTRAN广播消息获取AS和NAS系统消息•此过程适用于RRC-IDLE和RRC_CONNECTED状态–开机选网和小区重选时–切换完成或从另一个RAT切换到E-UTRAN时–重新返回覆盖区域时–当系统消息改变时–当出现接收ETWS指示时–uponreceivingarequestfromCDMA2000upperlayers–uponexceedingthemaximumvalidityduration(3h)E-UTRANMasterInformationBlockUESystemInformationBlockType1SystemInformation无线网基本信令流程系统消息系统消息（36.331）•系统消息的组成–MasterInformationBlock(MIB)–多个SystemInformationBlocks(SIBs)•MIB–承载于BCCH→BCH→P-BCH上–包括有限个用以读取其他小区信息的最重要、最常用的传输参数（系统带宽，系统帧号，PHICH配置信息）–时域：紧邻同步信道，以10ms为周期重传4次–频域：位于系统带宽中央的72个子载波LTE系统消息PBCH时域映射结构PBCH频域映射结构无线网基本信令流程系统消息系统消息（36.331）LTE系统消息•SIBs–除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB12–除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI(SystemInformation)承载–SIB1是除MIB外最重要的系统消息，固定以20ms为周期重传4次，即SIB1在每两个无线帧（20ms）的子帧#5中重传（SFNmod2=0，SFNmod8≠0）一次，如果满足SFNmod8=0时，SIB1的内容可能改变，新传一次。–SIB1和所有SI消息均传输在BCCH→DL-SCH→PDSCH上–SIB1的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的）的PDCCH调度完成–SIB1中的SchedulingInfoList携带所有SI的调度信息，接收SIB1以后，即可接收其他SI消息无线网基本信令流程系统消息各系统消息作用系统消息功能说明无线网基本信令流程系统消息随机接入过程（36.300）•申请上行资源•与eNodeB间的上行时间同步•从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换，即RRC连接过程，如初始接入和TAU更新•无线链路失败后的初始接入，即RRC连接重建过程•在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽未上行失步但需要通过随机接入申请上行资源•在RRC-CONNECTED状态，从服务小区切换到目标小区•在RRC-CONNECTED状态，未获得上行同步但需接收下行数据•在RRC-CONNECTED状态，UE位置辅助定位需要，网络利用随机接入获取时间提前量（TA:TimingAdvance）竞争接入过程非竞争接入过程无线网基本信令流程随机接入随机接入实现的基本功能随机接入的使用场景如何通过前台信令观察Page18基于竞争的随机接入（2-1）•UE随机选择preamble码发起•Msg1：发送Preamble码–eNB可以选择64个Preamble码中的部分或全部用于竞争接入–Msg1承载于PRACH上•Msg2：随机接入响应–Msg2由eNB的MAC层组织，并由DL_SCH承载–一条Msg2可同时响应多个UE的随机接入请求–eNB使用PDCCH调度Msg2，并通过RA-RNTI进行寻址，RA-RNTI由承载Msg1的PRACH时频资源位置确定–Msg2包含上行传输定时提前量、为Msg3分配的上行资源、临时C-RNTI等•Msg3：第一次调度传输–UE在接收Msg2后，在其分配的上行资源上传输Msg31234基于竞争的随机接入过程2-1无线网基本信令流程随机接入基于竞争的随机接入过程2-2基于竞争的随机接入（2-2）•针对不同的场景，Msg3包含不同的内容–初始接入：携带RRC层生成的RRC连接请求，包含UE的S-TMSI或随机数–连接重建：携带RRC层生成的RRC连接重建请求，C-RNTI和PCI–切换：传输RRC层生成的RRC切换完成消息以及UE的C-RNTI–上/下行数据到达：传输UE的C-RNTI•Msg4：竞争解决初始接入和连接重建场景切换，上/下行数据到达场景竞争判定Msg4携带成功解调的Msg3消息的拷贝，UE将其与自身在Msg3中发送的高层标识进行比较，两者相同则判定为竞争成功UE如果在PDCCH上接收到调度Msg4的命令，则竞争成功调度Msg4使用由临时C-RNTI加扰的PDCCH调度eNB使用C-RNTI加扰的PDCCH调度Msg4C-RNTIMsg2中下发的临时C-RNTI在竞争成功后升级为UE的C-RNTIUE之前已分配C-RNTI，在Msg3中也将其传给eNB。竞争解决后，临时C-RNTI被收回，继续使用UE原C-RNTI无线网基本信令流程随机接入Page21基于竞争的随机接入（2-3）初始接入：连接重建基于非竞争的随机接入•UE根据eNB的指示，在指定的PRACH上使用指定的Preamble码发起随机接入•Msg0：随机接入指示–对于切换场景，eNB通过RRC信令通知UE–对于下行数据到达和辅助定位场景，eNB通过PDCCH通知UE•Msg1：发送Preamble码–UE在eNB指定的PRACH信道资源上用指定的Preamble码发起随机接入•Msg2：随机接入响应–Msg2与竞争机制的格式与内容完全一样，可以响应多个UE发送的Msg1基于非竞争的随机接入过程无线网基本信令流程随机接入Page23基于非竞争的随机接入•由网络向空闲态或连接态的UE发起•Paging消息会在UE注册的所有小区发送（TA范围内）–核心网触发：通知UE接收寻呼请求（被叫，数据推送）–eNodeB触发：通知系统消息更新以及通知UE接收ETWS等信息寻呼（36.300，36.331）•在S1AP接口消息中，MME对eNB发pagi