LTE信令流程介紹

1、技 術(shù) 文 件 技術(shù)文件名稱：LTE信令流程介紹 技術(shù)文件編號(hào)： 版 本： 擬 制 審 核 會(huì) 簽 標(biāo)準(zhǔn)化 批 準(zhǔn) 目 錄1 概念介紹51.1 控制面和用戶面協(xié)議棧51.2 承載概念51.3 連接概念62開(kāi)機(jī)附著流程72.1正常流程72.2異常流程102.2.1 RRC連接建立失敗102.2.2核心網(wǎng)拒絕112.2.3 eNB未等到Initial context setup request消息122.2.4 RRC重配消息丟失或者沒(méi)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133 UE發(fā)起的SERVICE REQUEST流程153.1正常流程153.2異常流程173.2.1

2、RRC連接建立失敗173.2.2核心網(wǎng)拒絕1832.3 eNB未等到Initial context setup request消息193.2.4 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(méi)有建立起來(lái)一個(gè)非GBR承載193.2.5 eNB建立專用承載失敗193.2.6 eNB建立默認(rèn)承載失敗194網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的PAGING流程214.1 S_TMSI尋呼214.2 IMSI尋呼215TAU流程：215.1正常流程225.1.1 IDLE下發(fā)起的225.1.2 CONNECTED下發(fā)起的265.2異常流程266去附著276.1 關(guān)機(jī)去附著276.2 非關(guān)機(jī)去附著277切換流程298專

3、用承載建立流程318.1正常流程318.2異常流程338.2.1 核心網(wǎng)拒絕338.2.2 eNB本地建立失?。ê诵木W(wǎng)主動(dòng)發(fā)起的建立）338.2.3 eNB未等到RRC重配完成消息，回復(fù)失敗358.2.4 UE NAS層拒絕358.2.5 上行直傳NAS消息丟失379專用承載修改流程389.1正常流程389.1.1 修改QoS399.1.2 不修改QoS，只修改TFT409.2異常流程419.2.1 核心網(wǎng)拒絕419.2.2 eNB回復(fù)失敗419.2.3 UE NAS層拒絕419.2.4 上行直傳NAS消息丟失4110專用承載釋放流程4211空口RRC信令431 概念介紹1.1 控制面和用戶面

4、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 GWE-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

5、 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 ArchitectureD

6、efault 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 guarant

7、eed 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

8、 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 U

9、E 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(kāi)機(jī)附著流程2.1正常流程UE剛開(kāi)機(jī)時(shí)，先進(jìn)行物理下行同步

10、，搜索測(cè)量進(jìn)行小區(qū)選擇，選擇到一個(gè)suitable或者acceptable小區(qū)后，駐留并進(jìn)行附著過(guò)程。附著完成后，默認(rèn)承載建立成功，UE可獲得PDN address信息。附著流程圖如下：說(shuō)明：1）步驟15會(huì)建立RRC連接，步驟6、9會(huì)建立S1連接，完成這些過(guò)程即標(biāo)志著NAS signalling connection建立完成，見(jiàn)24.301。2）消息7的說(shuō)明：UE剛開(kāi)機(jī)第一次attach，使用的IMSI，無(wú)Identity過(guò)程；后續(xù)，如果有有效的GUTI，使用GUTI attach，核心網(wǎng)才會(huì)發(fā)起Identity過(guò)程（為上下行直傳消息）。3）消息1012的說(shuō)明：如果消息9帶了UE Radio

11、Capability IE，則eNB不會(huì)發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給UE，即沒(méi)有1012過(guò)程；否則會(huì)發(fā)送，UE上報(bào)無(wú)線能力信息后，eNB再發(fā)UE Capability Info Indication，給核心網(wǎng)上報(bào)UE的無(wú)線能力信息。Ø 為了減少空口開(kāi)銷，在IDLE下MME會(huì)保存UE Radio Capability信息，在INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息會(huì)帶給eNB，除非UE在執(zhí)行attach或者"first TAU following GERAN/UTRAN Attach" or "UE radio c

12、apability update" TAU過(guò)程（也就是這些過(guò)程MME不會(huì)帶UE Radio Capability信息給eNB，并會(huì)把本地保存的UE Radio Capability信息刪除，eNB會(huì)問(wèn)UE要能力信息，并報(bào)給MME。注："UE radio capability update" TAU is only supported for changes of GERAN and UTRAN radio capabilities in ECM-IDLE.）。Ø 在CONNECTED下，eNB會(huì)一直保存UE Radio Capability信息。

13、6; UE的E_UTRAN無(wú)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2125）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 cau

14、se 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1315的說(shuō)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(shí)，

15、UE的IMSI與另外一個(gè)UE的IMSI重復(fù)，并且其他UE已經(jīng)attach，則核心網(wǎng)會(huì)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(huì)回復(fù)attach reject。8）消息9的說(shuō)明：該消息為MME向eNB發(fā)起的初始上下文建立請(qǐng)求，請(qǐng)求eNB建立承載資源，同時(shí)帶安全上下文，可能帶用戶無(wú)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(guò)attach request消息帶給核心網(wǎng)的，核心網(wǎng)再通過(guò)該消息送給eNB。UE的網(wǎng)絡(luò)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連接建立失敗核心網(wǎng)拒絕1）如果是ESM過(guò)程導(dǎo)致的拒絕（比如默認(rèn)承載建立失?。?，

16、才會(huì)帶PDN CONNECTIVITY REJECT消息，EMM層拒絕，只有ATTACH REJECT消息。2）常見(jiàn)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(méi)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(wù)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)起service request過(guò)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。核心網(wǎng)拒絕3.2.3 eNB未等到Ini

17、tial context setup request消息 處理同， 區(qū)別在于service request過(guò)程失敗沒(méi)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(méi)有建立起來(lái)一個(gè)非GBR承載同， 區(qū)別在于service request過(guò)程失敗沒(méi)有重發(fā)。3.2.5 eNB建立專用承載失敗當(dāng)attach成功，建立一個(gè)專用承載后，如果RRC連接釋放進(jìn)入了IDLE，下次UE發(fā)起數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)發(fā)起service request，該過(guò)程會(huì)為默認(rèn)承載和專用承載建立對(duì)應(yīng)的DRB等參數(shù)。如果eNB建立專用承載失敗，則回復(fù)給核心網(wǎng)Initial context setup respons

18、e，帶失敗列表，告知核心網(wǎng)專用承載建立失敗，核心網(wǎng)會(huì)本地去激活該專用承載；同時(shí)RRCConnectionReconfiguration消息也不會(huì)帶該專用承載的DRB，UE收到后發(fā)現(xiàn)該專用承載對(duì)應(yīng)的DRB沒(méi)有建立起來(lái)，也會(huì)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(rèn)承載失敗場(chǎng)景同上，當(dāng)建立的這個(gè)專用承載也為非GBR承載時(shí)，eNB可能會(huì)成功建立該專用承載，而失敗建立默認(rèn)非GBR承載，這樣回復(fù)給核心網(wǎng)Initial context setup response，帶失敗列表，核心網(wǎng)發(fā)現(xiàn)默認(rèn)承載建立失敗時(shí)，會(huì)本地detach該UE；同時(shí)RRCConn

19、ectionReconfiguration消息也不會(huì)帶該默認(rèn)承載的DRB，UE收到后發(fā)現(xiàn)默認(rèn)承載對(duì)應(yīng)的DRB沒(méi)有建立起來(lái)，也會(huì)本地去激活該默認(rèn)承載，以及關(guān)聯(lián)的專用承載，從而本地detach（只有一個(gè)默認(rèn)承載時(shí)），這樣UE和核心網(wǎng)承載保持一致。流程圖如下：4網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的paging流程4.1 S_TMSI尋呼UE在IDLE模式下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)需要給該UE發(fā)送數(shù)據(jù)（業(yè)務(wù)或者信令）時(shí)，發(fā)起尋呼過(guò)程，流程圖如下：4.2 IMSI尋呼當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生錯(cuò)誤需要恢復(fù)時(shí)（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(kāi)始attach。5TAU流程：當(dāng)UE進(jìn)入一個(gè)小區(qū)，該小區(qū)所屬TAI不

20、在UE保存的TAI list內(nèi)時(shí)，UE發(fā)起正常TAU流程，分為IDLE和CONNECTED（即切換時(shí)）下。如果TAU accept分配了一個(gè)新的GUTI，則UE需要回復(fù)TAU complete，否則不用回復(fù)。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(wú)關(guān)的）發(fā)送，UE可以在TAU request消息中設(shè)置an "active"標(biāo)識(shí)，來(lái)請(qǐng)求建立用戶面資源，并且TAU完成后保持NAS信令連接。如果沒(méi)有設(shè)置"active"標(biāo)識(shí)，則TAU完成后釋放NAS信令連接。IDLE下發(fā)起的也可以帶EPS bearer con

21、text status IE，如果UE帶該IE，MME回復(fù)消息也帶該IE，雙方EPS承載通過(guò)這個(gè)IE保持同步。Ø IDLE下發(fā)起的不設(shè)置"active"標(biāo)識(shí)的正常TAU流程圖如下：說(shuō)明： 1）如果TAU accept未分配一個(gè)新的GUTI，則無(wú)過(guò)程11、12；2）步驟15完成RRC連接建立，步驟6、9完成S1連接建立；3）步驟1315釋放NAS信令連接，IDLE下發(fā)起的不設(shè)置"active"標(biāo)識(shí)時(shí)，核心網(wǎng)在完成TAU后會(huì)釋放NAS信令連接。Ø IDLE下發(fā)起的設(shè)置"active"標(biāo)識(shí)的正常TAU流程圖如下：5.1.

22、2 CONNECTED下發(fā)起的說(shuō)明：1）如果TAU accept未分配一個(gè)新的GUTI，則無(wú)過(guò)程6、7；2）切換下發(fā)起的TAU，完成后不會(huì)釋放NAS信令連接；3）CONNECTED下發(fā)起的TAU，不能帶"active"標(biāo)識(shí)。5.2異常流程異常流程同3.2。6去附著6.1 關(guān)機(jī)去附著UE關(guān)機(jī)時(shí)，需要發(fā)起去附著流程，來(lái)通知網(wǎng)絡(luò)釋放其保存的該UE的所有資源，流程圖如下：說(shuō)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(guān)機(jī)去附著，則會(huì)收到MME的Detach Accept響應(yīng)消息和eNB的RRC Connection Release消息。6.2 非

23、關(guān)機(jī)去附著Ø IDLE下發(fā)起的非關(guān)機(jī)去附著Ø CONNECTED下發(fā)起的非關(guān)機(jī)去附著7切換流程當(dāng)UE在CONNECTED模式下時(shí)，eNodeB可以根據(jù)UE上報(bào)的測(cè)量信息來(lái)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(jìng)爭(zhēng)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M(jìn)ME主動(dòng)發(fā)起，eNB不能主動(dòng)發(fā)起，并且只能在connected下發(fā)起該流程。說(shuō)明：1）如果是MME主動(dòng)發(fā)起的承載建立流程，則無(wú)步驟1、2；2）UE發(fā)起的承載建立流程，核心網(wǎng)可以回復(fù)承載建立、修改流程；3）可以同時(shí)建立多個(gè)專用承載，但

24、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(huì)本地去激活存在的默認(rèn)承載。8.2.2 eNB本地建立失?。ê诵木W(wǎng)主動(dòng)發(fā)起的建立）如果eNB建立失敗，會(huì)回復(fù)E-RAB SETUP RESPONSE，帶失敗建立的承載列表，并帶原因值，核心網(wǎng)應(yīng)該根據(jù)原因值處理（目前eNB的實(shí)現(xiàn)是： 如果eNB本地建立失敗，即還沒(méi)有給UE發(fā)送RRC重配消息，這時(shí)eNB會(huì)發(fā)送NAS NON DELIVERY INDICATION給MME）。但目前核心網(wǎng)沒(méi)有查看原因值，都給UE下發(fā)了Deactivate EPS be

25、arer context request消息（與協(xié)議不符），UE查找不到該承載，也回復(fù)Deactivate EPS bearer context accept。8.2.3 eNB未等到RRC重配完成消息，回復(fù)失敗1）eNB未收到RRC重配完成消息時(shí)，會(huì)給核心網(wǎng)發(fā)UE上下文釋放請(qǐng)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(huì)給eNB發(fā)送E-RAB釋放消息，來(lái)釋放剛剛建立的S1承載，此時(shí)不帶NAS PDU。eNB收到消息后，發(fā)RRC重配給UE來(lái)釋放剛建立的DRB參數(shù)。8.2.5 上行直傳NAS消息丟失說(shuō)明：如果核心網(wǎng)沒(méi)有收到UE回復(fù)的NAS消息，會(huì)重發(fā)請(qǐng)求消息，重發(fā)4次后，如果還沒(méi)收到應(yīng)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(dòng)發(fā)起，不能由eNB主動(dòng)發(fā)起，只能在connecte