LTE信令流程學習總結(二)

信令流程學習總結（二）------------尋呼和切換信令流程系統(tǒng)的總體網絡結構LTE系統(tǒng)的總體網絡包括三個部分，UE（用戶設備）、eNodeB（演進型接入網）、EPC（演進型核心網），總體結構圖如下：核心網（EPC）主要邏輯網絡實體核心網主要包括MME、S-GW、P-GW、HSS、PCRF四種網絡實體，每種實體對應不同的功能和業(yè)務類型：MME：是一個信令實體，主要負責移動性管理、承載管理、用戶的鑒權認證、SGW和PGW的選擇等功能；S-GW：主要負責用戶面處理，負責數據包的路由和轉發(fā)等功能，支持3GPP不同接入技術的切換，發(fā)生切換時作為用戶面的錨點；PDN-GW：EPS錨點，即是3GPP與non-3GPP網絡間的用戶面數據鏈路的錨點，負責管理數據路由，管理接入間的移動，還負責DHCP、策略執(zhí)行、計費等功能；HSS(歸屬用戶服務器)：核心網主要數據庫，包括用戶相關信息；HLR(歸屬位置寄存器)，是HSS的一部分；PCRF(策略和計費規(guī)則功能)：業(yè)務流檢測、策略實施、基于流付費的功能實體；UE的狀態(tài)UE有兩種基本運行模式：空閑模式與連接模式。UE開機后停留在空閑模式下，通過非接入層表示，如IMSI,P-TMSI,TMSI等標識來區(qū)分。UTRAN不保留空閑模式下的UE信息，僅能夠尋呼LAC區(qū)中的所有UE或同一尋呼時刻的所有UE。當UE完成RRC連接建立后，才會從空閑模式轉移到連接模式，當RRC連接釋放后UE從連接模式轉移到空閑模式。UE連接模式下共有四種狀態(tài)：CELL_PCH,URA_PCH,CELL_FACH,CELL_DCH。四種狀態(tài)轉移如下：NAS層的終端也有三種狀態(tài)，LTE-DETACHED、LTE-IDLE、LTE-ACTIVE。LTE-DETACHED：網絡和UE側均沒有RRC實體，此時UE通常處于關機、去附著、UE開機但沒有向網絡注冊，可能因為沒注冊或無適合可用的網絡下注冊失敗等狀態(tài)；LTE-IDLE：對應RRC的IDLE狀態(tài)，UE已注冊到網絡，但未激活，處于低功耗模式下。分組核心域已經了解到UE的位置，如有服務建立，UE能在非常短時間內切換到ACTIVE模式，繼續(xù)先前激活的數據會話；LTE-ACTIVE：對應RRC的connected狀態(tài)，UE和網絡實際交換數據和信令的惟一一個激活狀態(tài)；尋呼尋呼的定義網絡可以向空閑狀態(tài)和連接狀態(tài)的UE發(fā)送尋呼，尋呼過程可以由核心網觸發(fā)，用于通知某個UE接收尋呼請求，或者由eNodeB觸發(fā)，用于通知系統(tǒng)信息更新，以及通知UE接收ETWS以及CMAS等信息。尋呼的功能及原理尋呼過程是S1接口過程，MME通過向eNB發(fā)送尋呼消息來發(fā)起尋呼過程。對于UE注冊的TA，若eNB包含該TA小區(qū)，則尋呼消息就應發(fā)到該eNB。每個eNB可以包含屬于不同TA的小區(qū)，但每個小區(qū)只屬于一個TA。尋呼過程是通過NAS層給MME發(fā)起尋呼響應，是能在特定eNB內尋呼到UE。尋呼的幾個參數DRX:DiscontinuousReception，非連續(xù)接收；終端在一個DRX的周期內，可以只在相應的尋呼無線幀(Pf)上的尋呼時刻(PO)先去監(jiān)聽PDCCH上是否攜帶有P—RNTI，進而去判斷相應的PDSCH上是否有承載尋呼消息。如果在PDCCH上攜帶有P—RNTI，就按照PDCCH上指示的PDSCH的參數去接收PDSCH上的數據；如果終端在PDCCH上未解析出P—RNTI，則無需再去接收PDSCH物理信道，就可以依照DRX周期進入休眠。利用這種機制，在一個DRX周期內，終端可以只在PO出現的時間位置上去接收PDCCH，然后再根據需要去接收PDSCH。而在其它時間可以睡眠，以達到省電的目的。SFN：SystemFrameNumber，系統(tǒng)幀號；PO：PagingOccasion，尋呼時刻；PF：PagingFrame，尋呼幀；在LTE的物理層協議中，其無線幀幀號的重復周期是1024，因此每個無線幀幀號的取值范圍是0～1023。每個無線幀又被分成10個子幀，其子幀編號的取值范圍是0～9。因此終端需要先計算出所監(jiān)聽的PDCCH出現的無線幀幀號(PF)，然后再計算出PF上的尋呼時刻(PO)，就可以精確地知道所監(jiān)聽的PDCCH物理信道的具體位置。P-RNTI:pagingradionetworktemporaryidentity，無線網絡臨時標識；尋呼消息是由PCCH邏輯信道承載的，PCCH邏輯信道的數據塊又是由PCH傳輸信道來承載，而PCH傳輸信道的數據塊又是由PDSCH物理信道來承載的。由于PDSCH是下行共享物理信道，所以其上除了可以承載PCH傳輸信道之外，還可以承載DL—SCH傳輸信道。因此在接收尋呼消息之前，終端需要先去監(jiān)聽PDCCH物理信道，然后根據PDCCH物理信道上是否有攜帶P-RNTI，來判斷網絡在本次尋呼周期是否有發(fā)尋呼消息給自己。S_TMSI：SystemArchitectureEvolutionTemporaryMobileSubscriberIdentity，基于安全考慮，隱藏用戶的ID，使用臨時的移動用戶標識；在尋呼消息中如果所指示PagingID是S-TMSI，則表示本次尋呼是一個正常的業(yè)務呼叫；如果PagingID是IMSI，則表示本次尋呼是一次異常的呼叫，用于網絡側的錯誤恢復，此種情況下終端需要重新做一次附著(Attach)過程。IMSI:InternationalMobileSubscriberIdentity，國際移動用戶標識；尋呼的過程S1接口上的尋呼S1接口上的尋呼由S1AP負責，MME通過S1接口向eNB傳送S1AP尋呼消息，發(fā)起尋呼過程。尋呼過程中攜帶TA列表、CSG列表、DRX參數以及UE相關標識。接收到MME的尋呼消息后，eNB會檢查其下小區(qū)中哪些小區(qū)歸屬于該TA列表，并在這些小區(qū)中進行無線接口上的尋呼。無線接口上的尋呼在以下三種場景下，eNB需要在空口上發(fā)起尋呼：（1）、當需要把尋呼消息傳給RRC空閑態(tài)的UE時；（2）、需要把系統(tǒng)信息變更的消息傳遞給處于RRC空閑態(tài)或連結態(tài)的UE時；（3）、需要向UE提供ETWS信息時；UE收到尋呼消息后通常會發(fā)起RRC連接建立過程來響應系統(tǒng)的尋呼。此時激活專用承載，UE由IDLE狀態(tài)轉換到ACTIVE狀態(tài)。尋呼的流程UE處于IDLE態(tài)且網絡側有數據要發(fā)送給UE網絡側通知UE系統(tǒng)消息更新或有ETWS時如果UE接收到的Paging消息指示系統(tǒng)消息更新，UE需重新解析系統(tǒng)消息，并使用新接收系統(tǒng)消息中的網絡配置參數。如果UE接收到得Paging消息攜帶ETWS指示消息，UE應立即解析SIB1消息。如果SIB1指示有SIB10的調度，UE應解析SIB10；如果SIB1指示有SIB11的調度，UE應解析SIB11。切換切換的定義切換是指UE在連接狀態(tài)下，在不同的小區(qū)間移動，完成UE上下文的更新。切換的目的基于覆蓋的切換：移動通信中為了解決用戶在移動的過程中業(yè)務的連續(xù)性。基于負載的切換：基于負載狀況觸發(fā)的切換，保證整個系統(tǒng)的性能最優(yōu)。切換的分類按照物理上UE與不同小區(qū)的連接狀態(tài)分類，分為硬切換與軟切換，硬切換是指UE與原小區(qū)斷開連接后再與目標小區(qū)建立連接，軟切換是指UE在與目標小區(qū)建立連接后再與原小區(qū)斷開連接。LTE系統(tǒng)內切換三種分類：站內切換、站間X2切換、站間S1切換：切換的階段切換包括切換測量、切換決策、切換執(zhí)行三個階段測量階段，UE根據eNB下發(fā)的測量配置消息進行相關測量，并將測量結果上報給eNB。決策階段，eNB根據UE上報的測量結果進行評估，決定是否觸發(fā)切換。執(zhí)行階段，eNB根據決策結果，控制UE切換到目標小區(qū)，由UE完成切換。eNB內小區(qū)間切換eNB內的小區(qū)間切換分同頻切換和異頻切換2種，作用如下：切換只是更新Uu口資源，源小區(qū)和目標小區(qū)的資源申請和資源釋放都通過eNB內部消息實現；沒有eNB間的數據轉發(fā)，同時也沒有UE的隨機接入過程，也不需要與核心網有信令交互。

5.5.1eNB內小區(qū)間切換流程：UE在源小區(qū)上報測量報告UE在目標小區(qū)接入完成切換，釋放源小區(qū)資源eNodeB在目標小區(qū)完成準入和無線資源分配后，發(fā)切換命令

eNB間通過X2UE在源小區(qū)上報測量報告UE在目標小區(qū)接入完成切換，釋放源小區(qū)資源eNodeB在目標小區(qū)完成準入和無線資源分配后，發(fā)切換命令A3或A4觸發(fā)事件上報，當目標小區(qū)和源小區(qū)分別屬于2個X2鏈路的eNB時，引發(fā)eNB間的X2切換,前提是2個eNB之間配置了X2關系當源eNB收到UE的測量上報，并判決UE向目標eNB切換時，會直接通過X2接口向目標eNB申請資源，完成目標小區(qū)的資源準備，之后通過空口的重配消息通知UE向目標小區(qū)切換，在切換成功后，目標eNB通知源eNB釋放原來小區(qū)的無線資源。此外還要將源eNB未發(fā)送的數據轉發(fā)給目標eNB，并更新用戶平面和控制平面的節(jié)點關系。

SourceeNodeB下發(fā)測量控制信息，通知UE啟動鄰區(qū)測量TargeteNB收到Source發(fā)來的HandoverReq消息后，會根據其攜帶的業(yè)務信息開始準入，并進行無線資源配置SN信息的作用是把UE在源側的SN信息和HFN信息告知目標測，用于數據重傳和加密完整性保護。開始數據轉發(fā)TargeteNB把在本eNB內的準入結果和無線資源配置信息返回給SourceeNBSourceeNodeB下發(fā)測量控制信息，通知UE啟動鄰區(qū)測量TargeteNB收到Source發(fā)來的HandoverReq消息后，會根據其攜帶的業(yè)務信息開始準入，并進行無線資源配置SN信息的作用是把UE在源側的SN信息和HFN信息告知目標測，用于數據重傳和加密完整性保護。開始數據轉發(fā)TargeteNB把在本eNB內的準入結果和無線資源配置信息返回給SourceeNB，至此切換準備階段結束UE偵測到滿足條件的小區(qū)后，上報測量報告。發(fā)起切換準備過程，由SourceeNB發(fā)送HandoverRequest消息給TargeteNB。主要攜帶當前UE的業(yè)務信息和其他接入層信息（加密、完整性、測量）PathSwitch完成后，目標eNB會通知源eNB釋放資源，從而完成切換流程MME在完成S-GW的用戶面切換后，會給TargeteNB發(fā)送PathSwitchRsp消息，通知用戶面切換完成TargeteNB收到UE發(fā)來的HandoverConfirm消息后，會向MME發(fā)起PathSwitch過程，完成用戶面的切換UE和目標eNB完成隨機接入后，在目標側eNB發(fā)送切換完成消息SourceeNB把TargeteNB發(fā)來的Container直接通過空口消息發(fā)給UE，告知切換SourceeNodeB根據切換算法和當前狀態(tài)做出切換判決用戶已經接入，并且已經在做業(yè)務S1切換的流程和X2類似，不同點在于有沒有eNB之間的X2鏈路。如果沒有配置X2鏈路，eNB間的切換走S1口切換；如果同時配置了X2和S1鏈路，eNB間的切換優(yōu)先走X2切換。如果選擇了S1切換，則HandoverRequest、HandoverRequestAcknowledge及數據轉發(fā)需要走S1口轉發(fā)

eNB間通