LTE_接口與承載相關基礎知識

1、1 基礎知識1.1 E-RAB在LTE系統(tǒng)中的位置和組成圖1 TD-LTE EPS的承載管理架構延續(xù)3GPP的一貫定義，RAB(Radio Access Bearer)為用戶提供從核心網到UE的數據連接能力，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結束，由S1-U承載和DRB(Data Radio Bearer)串聯(lián)而成，進入LTE系統(tǒng)的業(yè)務數據主要通過E-RAB進行傳輸，因此LTE對于業(yè)務的管理主要是在E-RAB層次上進行的。為了管理E-RAB，在LTE系統(tǒng)內需要相應的信令連接傳輸網元間的控制信令來完成，LTE的信令主要包括三個部分，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是數據無線承載的簡稱，在UE和ENodeB之間傳輸ERAB數據包，在DRB和ERAB之間有點到點的映射，是屬于空口（Uu接口）的內容，同時在Uu口還包括SRB(Signal Radio Bearer,信令無線承載) 。作為eNodeB和UE之間數據傳輸的通道，RB是通過RRC信令來進行管理的，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之間傳輸數據，通過S1AP信令來進行管理的，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功能。1.2 RB的功能圖2 RB的構造RB是eNodeB為UE分配的一系列協(xié)議實體及配置的總稱，包括PDCP協(xié)議實體、RLC協(xié)議實體以及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)議架構由下到上包括PHY、MAC、RLC和PDCP協(xié)議，任何在Uu接口上傳輸的數據都要經過RB。RB包括SRB和DRB，SRB是系統(tǒng)的信令消息實際傳輸的通道，DRB是用戶數據實際傳輸的通道。圖3 RB的分類1.2.1 DRB“數據

4、無線承載”DRB是用于傳輸用戶數據的無線承載，DRB只有一種，協(xié)議規(guī)定每個UE可以最多有8個DRB用來傳輸不同的業(yè)務。1.2.2 SRB“信令無線承載”（SRB）定義為僅僅用于RRC和NAS消息傳輸的無線承載（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、進行配置。下行捎帶NAS 消息僅僅用于一個依附的流程（即在連接成功/失敗的時候使用）：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進行完整型保護和加密。NAS各自獨立采用完整性保護和加密生成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連接相關內容。2.1 RRC連接管理圖4 RRC協(xié)議架構如上所述，RRC是管理RB的協(xié)議實體，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，因為標準規(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就進入RRC_Connected狀態(tài)；進而通過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來傳輸用戶數據，在業(yè)務進行過程中通過SRB1進行管理；當業(yè)務結束后，SRB1上傳輸的信令可以將所有的DRB、SRB釋放，使得UE進入到RRC_IDLE狀態(tài)，在需要時UE唯一可以使用的資

7、源就是SRB0，而且需要在完成隨機接入之后進行。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進行信息的交互，AS安全將不會被激活。當接收到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）。激活安全的RRC消息（命令與成功響應）會得到完整性保護，而加密只有當此過程完成后才開始。也就是說，激活安全消息的響應沒有被加密，只有隨后的消息有完整性保護和加密，比如建立SRB2和DRB的消息。初始安全激活過程啟動

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前E-UTRAN 可以發(fā)起SRB2和DRB的建立。在任何情況下，E-UTRAN會對用于建立SRB2和DRB的RRC連接重配消息進行加密和完整性保護。如果初始安全激活和/或無線承載建立失敗，E-UTRAN應釋放RRC連接。2.1.1 RRC連接建立過程與RRC連接建立相關的信令包括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；進行切換，這是由于LTE沒有單獨定義Intra-LTE的切換信令，對于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量的配置。在SRB2建立之前，NAS消息還可以通過這個過程捎帶給UE。發(fā)起RRC連接重配的前提必須是UE已經建立SRB1進入RRC連接狀態(tài)，并且已經建立了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。其可以傳送測量配置、移動控制、包含任何相關專用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，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。僅當相關小區(qū)是具有UE上下文的小區(qū)時，連接重建才會成功。假使E-UTRAN認可重建，SRB1的操作會恢復，而其它RB將繼續(xù)保持掛起。如果AS安全沒有被激活，UE不會發(fā)起該過程，而直接轉到RRC_IDLE狀態(tài)。E-UTRAN在如下情況使用此過程：-重配SRB1，且僅為其恢復數據傳輸；-重新激活AS安全不改變算法。RRCConnectionReestablishment 消息用于解決競爭和建立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