LTE 接口與承載相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

1、1 基礎(chǔ)知識(shí)1.1 E-RAB在LTE系統(tǒng)中的位置和組成圖1 TD-LTE EPS的承載管理架構(gòu)延續(xù)3GPP的一貫定義，RAB(Radio Access Bearer)為用戶提供從核心網(wǎng)到UE的數(shù)據(jù)連接能力，但是在LTE中RAB更名為E-RAB。如圖1所示，LTE的E-RAB從SGW開始到UE結(jié)束，由S1-U承載和DRB(Data Radio Bearer)串聯(lián)而成，進(jìn)入LTE系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要通過E-RAB進(jìn)行傳輸，因此LTE對(duì)于業(yè)務(wù)的管理主要是在E-RAB層次上進(jìn)行的。為了管理E-RAB，在LTE系統(tǒng)內(nèi)需要相應(yīng)的信令連接傳輸網(wǎng)元間的控制信令來完成，LTE的信令主要包括三個(gè)部分，就是NAS信

2、令、RRC信令和S1 AP信令以及用來傳輸信令的各種實(shí)際的承載。另外ERAB的管理主要體現(xiàn)在S1接口的信令中，包括ERAB的建立、修改和釋放，對(duì)于RB的管理也就是空口連接的管理可以看做是ERAB管理過程的子過程。其中DRB是數(shù)據(jù)無線承載的簡(jiǎn)稱，在UE和ENodeB之間傳輸ERAB數(shù)據(jù)包，在DRB和ERAB之間有點(diǎn)到點(diǎn)的映射，是屬于空口（Uu接口）的內(nèi)容，同時(shí)在Uu口還包括SRB(Signal Radio Bearer,信令無線承載) 。作為eNodeB和UE之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，RB是通過RRC信令來進(jìn)行管理的，eNodeB和UE通過RRC信令的交互，完成各種RB的建立、重配和釋放等功能。S1-

3、U承載在ENodeB和SGW之間傳輸數(shù)據(jù)，通過S1AP信令來進(jìn)行管理的，包括S1承載的建立、修改和釋放。S1-AP有專門建立、修改和釋放信令完成這幾個(gè)功能。1.2 RB的功能圖2 RB的構(gòu)造RB是eNodeB為UE分配的一系列協(xié)議實(shí)體及配置的總稱，包括PDCP協(xié)議實(shí)體、RLC協(xié)議實(shí)體以及MAC和PHY分配的一系列資源等。RB是Uu接口連接eNodeB和UE的通道，在協(xié)議架構(gòu)由下到上包括PHY、MAC、RLC和PDCP協(xié)議，任何在Uu接口上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都要經(jīng)過RB。RB包括SRB和DRB，SRB是系統(tǒng)的信令消息實(shí)際傳輸?shù)耐ǖ溃珼RB是用戶數(shù)據(jù)實(shí)際傳輸?shù)耐ǖ?。圖3 RB的分類1.2.1 DRB“數(shù)據(jù)

4、無線承載”DRB是用于傳輸用戶數(shù)據(jù)的無線承載，DRB只有一種，協(xié)議規(guī)定每個(gè)UE可以最多有8個(gè)DRB用來傳輸不同的業(yè)務(wù)。1.2.2 SRB“信令無線承載”（SRB）定義為僅僅用于RRC和NAS消息傳輸?shù)臒o線承載（RB）。更具體地講，定義如下三種SRB：n SRB0用于RRC 消息，使用CCCH邏輯信道；message3、4均使用SRB0。n 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邏輯信道；message5使用SRB1。n SRB2 用于 NAS消息，使用DCCH邏輯信道。SRB2要后于 SRB1建立，并且總是由E-UTRAN在安全激活后

5、進(jìn)行配置。下行捎帶NAS 消息僅僅用于一個(gè)依附的流程（即在連接成功/失敗的時(shí)候使用）：建立/修改/釋放承載。上行捎帶NAS消息僅僅用于在建立連接的過程中傳輸初始的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進(jìn)行完整型保護(hù)和加密。NAS各自獨(dú)立采用完整性保護(hù)和加密生成NAS消息。2 RB的管理RB的管理主要是在RRC連接的信令傳輸上完成的，Uu口上的RB包括SRB0、SRB1、SRB2和DRB。接下來介紹RRC連接相關(guān)內(nèi)容。2.1 RRC連接管理圖4 RRC協(xié)議架構(gòu)如上所述，RRC是管理RB的協(xié)議實(shí)體，通過RRC信令的交互

6、完成RB的建立、修改以及釋放等功能。通俗的講RRC連接指的是UE和eNodeB之間建立的SRB1，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)規(guī)定SRB0是不需要建立的，UE在RRC_IDLE狀態(tài)就可以獲得SRB0的配置和資源，如果需要可以直接使用。系統(tǒng)中業(yè)務(wù)發(fā)起的過程是通過SRB0上傳輸信令建立SRB1，SRB1建立之后UE就進(jìn)入RRC_Connected狀態(tài)；進(jìn)而通過SRB1傳輸信令建立SRB2用來傳輸NAS信令；利用SRB1傳輸信令建立DRB來傳輸用戶數(shù)據(jù)，在業(yè)務(wù)進(jìn)行過程中通過SRB1進(jìn)行管理；當(dāng)業(yè)務(wù)結(jié)束后，SRB1上傳輸?shù)男帕羁梢詫⑺械腄RB、SRB釋放，使得UE進(jìn)入到RRC_IDLE狀態(tài)，在需要時(shí)UE唯一可以使用的資

7、源就是SRB0，而且需要在完成隨機(jī)接入之后進(jìn)行。RRC 連接建立包括SRB1的建立。E-UTRAN在完成S1連接建立過程前，即在接收EPC發(fā)出的UE上下文信息之前，完成RRC連接的建立。因此，在RRC連接的初始階段，SRB1的建立不需要同核心網(wǎng)進(jìn)行信息的交互，AS安全將不會(huì)被激活。當(dāng)接收到EPC發(fā)出的UE上下文后，E-UTRAN使用初始安全激活過程來激活安全（包括加密和完整性保護(hù)）。激活安全的RRC消息（命令與成功響應(yīng)）會(huì)得到完整性保護(hù)，而加密只有當(dāng)此過程完成后才開始。也就是說，激活安全消息的響應(yīng)沒有被加密，只有隨后的消息有完整性保護(hù)和加密，比如建立SRB2和DRB的消息。初始安全激活過程啟動(dòng)

8、后，E-UTRAN發(fā)起SRB2和DRB的建立，也就是在接收到UE發(fā)出的初始安全激活確認(rèn)前E-UTRAN 可以發(fā)起SRB2和DRB的建立。在任何情況下，E-UTRAN會(huì)對(duì)用于建立SRB2和DRB的RRC連接重配消息進(jìn)行加密和完整性保護(hù)。如果初始安全激活和/或無線承載建立失敗，E-UTRAN應(yīng)釋放RRC連接。2.1.1 RRC連接建立過程與RRC連接建立相關(guān)的信令包括RRCConnectionSetupRequest，RRCConnectionSetup，RRCConnectionReject，RRCConnectionSetupComplete。其中RRCConnectionSetup消息用于建

9、立SRB1，無線承載是SRB0,RCL-SAP是TM，邏輯信道是CCCH,是從E-UTRAN到UE的消息RRCConnectionSetup 消息- ASN1STARTRRCConnectionSetup :=SEQUENCE rrc-TransactionIdentifierRRC-TransactionIdentifier,criticalExtensionsCHOICE c1CHOICE rrcConnectionSetup-r8RRCConnectionSetup-r8-IEs,spare7 NULL,spare6 NULL, spare5 NULL, spare4 NULL,spar

10、e3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL,criticalExtensionsFutureSEQUENCE RRCConnectionSetup-r8-IEs :=SEQUENCE radioResourceConfigDedicatedRadioResourceConfigDedicated,nonCriticalExtensionSEQUENCE OPTIONAL- Need OP- ASN1STOP2.1.2 RRC連接重配置過程該過程旨在修改RRC連接，包括增加、刪除、修改各種RB；進(jìn)行切換，這是由于LTE沒有單獨(dú)定義Intra-LTE的切換信令，對(duì)于UE的切

11、換信令是通過RRC重配消息完成的；這條消息還可以的修改和釋放測(cè)量的配置。在SRB2建立之前，NAS消息還可以通過這個(gè)過程捎帶給UE。發(fā)起RRC連接重配的前提必須是UE已經(jīng)建立SRB1進(jìn)入RRC連接狀態(tài)，并且已經(jīng)建立了AS安全上下文。該過程包括RRCConnectionReconfigurationComplete和RRCConnectionReconfiguration消息，信令無線承載是SRB1，RLC-SAP是AM，邏輯信道是DCCH。RRCConnectionReconfiguration 消息是命令消息，用來修改RRC 連接。其可以傳送測(cè)量配置、移動(dòng)控制、包含任何相關(guān)專用NAS信息的無

12、線資源配置（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 c1CHOICErrcConnectionReconfiguration-r8RRCConnectionReconfiguration-r8-IEs,spare7 NULL,spare6 NULL, spare5 N

13、ULL, spare4 NULL,spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL,criticalExtensionsFutureSEQUENCE RRCConnectionReconfiguration-r8-IEs := SEQUENCE measConfigMeasConfigOPTIONAL,- Need ONmobilityControlInfoMobilityControlInfoOPTIONAL,- Cond HOdedicatedInfoNASListSEQUENCE (SIZE(1.maxDRB) OFDedicatedInfoNASOPTIONA

14、L,- Cond nonHOradioResourceConfigDedicatedRadioResourceConfigDedicatedOPTIONAL, - Cond HO-toEUTRAsecurityConfigHOSecurityConfigHOOPTIONAL,- Cond HOnonCriticalExtensionSEQUENCE OPTIONAL- Need OPSecurityConfigHO :=SEQUENCE handoverTypeCHOICE intraLTESEQUENCE securityAlgorithmConfigSecurityAlgorithmCon

15、figOPTIONAL,- Need OPkeyChangeIndicatorBOOLEAN,nextHopChainingCountNextHopChainingCount,interRATSEQUENCE securityAlgorithmConfigSecurityAlgorithmConfig,nas-SecurityParamToEUTRAOCTET STRING (SIZE(6),.- ASN1STOP2.1.3 RRC連接重建立過程該過程旨在重建RRC連接，包括SRB1操作的恢復(fù)，以及安全的重新激活。處于RRC_CONNECTED狀態(tài)的UE，安全已被激活，可發(fā)起該過程繼續(xù)RRC連

16、接。僅當(dāng)相關(guān)小區(qū)是具有UE上下文的小區(qū)時(shí)，連接重建才會(huì)成功。假使E-UTRAN認(rèn)可重建，SRB1的操作會(huì)恢復(fù)，而其它RB將繼續(xù)保持掛起。如果AS安全沒有被激活，UE不會(huì)發(fā)起該過程，而直接轉(zhuǎn)到RRC_IDLE狀態(tài)。E-UTRAN在如下情況使用此過程：-重配SRB1，且僅為其恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸；-重新激活A(yù)S安全不改變算法。RRCConnectionReestablishment 消息用于解決競(jìng)爭(zhēng)和建立SRBs。信令無線承載： SRB0RLC-SAP: TM邏輯信道：CCCH方向：從EUTRAN到UERRCConnectionReestablishment 消息- ASN1STARTRRCConnect

17、ionReestablishment :=SEQUENCE rrc-TransactionIdentifierRRC-TransactionIdentifier,criticalExtensionsCHOICE c1CHOICErrcConnectionReestablishment-r8RRCConnectionReestablishment-r8-IEs,spare7 NULL,spare6 NULL, spare5 NULL, spare4 NULL,spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL,criticalExtensionsFutureSEQUENCE RRCConnectionReestablishment-r8-IEs := SEQUENCE radioResourceConfigDedicatedRadioResou