【正文】 LTE主要信令和流程 中國移動(dòng)研究院 無線技術(shù)研究所 主要內(nèi)容 LTE協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)介 1 LTE主要無線信令流程 2 LTE端到端業(yè)務(wù)建立 /釋放相關(guān)流程 3 LTE高層協(xié)議相關(guān)的增強(qiáng) 4 主要內(nèi)容 LTE協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)介 1 LTE主要無線信令流程 2 LTE端到端業(yè)務(wù)建立 /釋放相關(guān)流程 3 LTE高層協(xié)議相關(guān)的增強(qiáng) 4 LTE的需求和目標(biāo) ? 更高的用戶數(shù)據(jù)速率 ? 更高的頻譜效率（降低每比特成本） ? 更低的時(shí)延（包括連接建立時(shí)延和傳輸時(shí)延） – 控制平面時(shí)延大大降低 ， 小于 100ms（ IdleActive） – 用戶平面端到端單向時(shí)延 5ms（ IP層以下、系統(tǒng)空載） ? 更靈活的頻譜使用 ? 簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu) ? 無縫切換（包括不同的無線接入技術(shù)之間） ? 合理的終端功耗 簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) ? TDSCDMA和 TDLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)比較 LTE采用了更為扁平的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，不再有 RNC，原來 RNC的功能合并到了 eNB中 TDSCDMA TDLTE ? 更小的時(shí)延 ? 更低的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和接口復(fù)雜度 ? 不再支持宏分集 /軟切換 LTE各節(jié)點(diǎn)功能簡(jiǎn)介 e N BM M E / S G W M M E / S G We N Be N BS1S1S1S1X 2X2X2U EU u? EUTRAN只有 eNB一個(gè)節(jié)點(diǎn) 無差異 輕微差異 主要差異 ? LTE TDD/FDD網(wǎng)絡(luò) 功能 異同 LTE網(wǎng)絡(luò)實(shí)體介紹 ? 整個(gè) TDLTE系統(tǒng)由 3部分組成： – 核心網(wǎng) （ EPC, Evolved Packet Core ） – 接入網(wǎng) （ eNodeB） – 用戶設(shè)備 （ UE） ? EPC分為三部分： – MME (Mobility Management Entity, 負(fù)責(zé)信令處理部分） – SGW (Serving Gateway , 負(fù)責(zé)本地網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)據(jù)處理部分） – PGW (PDN Gateway，負(fù)責(zé)用戶數(shù)據(jù)包與其他網(wǎng)絡(luò)的處理 ) ? 接入網(wǎng)（也稱 EUTRAN）由 eNodeB構(gòu)成 ? 網(wǎng)絡(luò)接口 – S1接口： eNodeB與 EPC – X2接口： eNodeB之間 – Uu接口： eNodeB與 UE NOTE: 和 UMTS相比，由于 NodeB 和 RNC 融合為網(wǎng)元 eNodeB ,所以 TDLTE少了 Iub接口。X2接口類似于 Iur接口， S1接口類似于 Iu接口 LTE網(wǎng)絡(luò)實(shí)體 空中接口協(xié)議棧 ? TDSCDMA和 TDLTE協(xié)議棧比較 L3 control control control control L o g ical C h an n els T r an s p o r t C h an n els C p lan e s ig n allin g U p lan e in f o r m atio n P HY L 2/MA C L1 R L C L 2/RL C MA C R L C R L C R L C R L C R L C R L C R L C B MC L 2/ B M C co n tr o l P DC P P DC P L 2/P DC P R ad io B ea r er s RRC TDSCDMA TDLTE 用戶平面 控制平面 ? TDSCDMA中， RRC/PDCP/RLC和部分 MAC實(shí)體位于 RNC中，部分MAC實(shí)體位于 NodeB中； ? LTE中 RRC/PDCP/RLC/MAC都位于 eNB中 LTE空中接口 Layer 2概述 ? Radio Bearers與 Logical channels一一對(duì)應(yīng) ? MAC子層負(fù)責(zé)將多個(gè) Logical channels復(fù)用到一個(gè) Transport channel（ TB） 下行層 2結(jié)構(gòu) S e g m .A R Q e tcMu lt ip le x in g UE 1S e g m .A R Q e tc...H A R QMu lt ip le x in g UE nH A R QB C C H P C C HS c h e d u li n g / P ri o ri ty Ha n d li n gL o g ic a l C h a n n e lsT ran s p o rt Ch a n n e lsMA CR L CS e g m .A R Q e tcS e g m .A R Q e tcP D C PROHC ROHC ROHC ROHCR a d io Be a rersS e c u ri ty S e c u ri ty S e c u ri ty S e c u ri ty...? 從功能和服務(wù)的角度看 L2 ? 從數(shù)據(jù)單元的角度看 L2 L2數(shù)據(jù)處理流程 ? TDSCDMA與 TDLTE數(shù)據(jù)處理流程比較 TDSCDMA TDLTE ? TDS中， RLC層將 SDU固定切割成很小的塊，由 MAC根據(jù)信道狀況再進(jìn)行切割級(jí)聯(lián) ? TDLTE中，由于 RLC層也位于 eNB中，可按照信道狀況動(dòng)態(tài)進(jìn)行切割和級(jí)聯(lián)； MAC層不再具有切割和級(jí)聯(lián)功能 ? 各層更好地適應(yīng)無線信道變化 ? 更低的處理復(fù)雜度和開銷 傳輸信道和邏輯信道 ? TDSCDMA與 TDLTE邏輯信道 /傳輸信道比較 B CH P CH D S CHF A CHRACHB C C HSA PDC C HSA PC C C HSA PP C C HSA PD CHDT C HSA PT r an s p o r tC h an n elsMA C SA P sU S CH(T DD o n ly )CP CH(F DD o n ly )C T C HSA PSHC C HSA P( T DD o n ly )H S D S CH由于沒有 CS域， LTE上下行都只有共享信道，不再有專用信道；傳輸信道的數(shù)量大大減少 TDSCDMA （網(wǎng)絡(luò)側(cè)） TDLTE ? 更少的協(xié)議狀態(tài) ? 協(xié)議結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，只有一個(gè)MAC實(shí)體 CCCH DCCH DT CHUL S CHRACHUp li n kL o g ic a l c h a n n e lsUp li n kT ran spo rt c h a n n e lsB CC HP CC H CCCH DCCH DT CHB CHP CH DL S CHD o w n li n kL o g ic a l c h a n n e lsD o w n li n kT ran spo rt c h a n n e lsLTE控制面 RRC層介紹 ? RRC協(xié)議的功能可劃分為三大類： ? 對(duì) NAS層提供連接管理、消息傳遞 ? 尋呼、系統(tǒng)信息的發(fā)送 ? RRC連接和數(shù)據(jù)無線承載的建立、修改和釋放 ? UE和 NAS間 NAS消息的傳遞 ? 為低層協(xié)議實(shí)體提供參數(shù)配置 ? 無線配置控制（ 物理層和 L2配置 等） ? 小區(qū)公共參數(shù)和用戶特定參數(shù) ? QoS管理（ 如 semipersistent scheduling和 rate control的配置等） ? 負(fù)責(zé) UE移動(dòng)性管理相關(guān)的測(cè)量、控制等 ? IDLE狀態(tài)下：小區(qū)選擇和重選 ? CONNECTED狀態(tài)下：切換 根據(jù) RRC連接建立與否，劃分為兩個(gè)RRC狀態(tài) 空閑狀態(tài)（ RRC_IDLE） 連接狀態(tài)（ RRC_CONNECTED) RRC信令可以分為兩類 系統(tǒng)廣播信息（公共的） 專用信令（針對(duì)某個(gè) UE的 ) ? 連接狀態(tài)下， UE側(cè)的 RRC協(xié)議實(shí)體服從 eNB的命令，網(wǎng)絡(luò)通過專用信令和系統(tǒng)信息對(duì) UE進(jìn)行控制； ? 空閑狀態(tài)下， UE按照協(xié)議制定的規(guī)則行事，網(wǎng)絡(luò)通過系統(tǒng)信息對(duì) UE施加影響 連接狀態(tài)要聽話、空閑狀態(tài)要自覺 LTE的 RRC協(xié)議狀態(tài) ? RRC_IDLE狀態(tài)下執(zhí)行 ? 廣播消息的發(fā)送； ? 通過非連續(xù)接收（ DRX）來省電（與尋呼周期相關(guān)） ； ? UE主導(dǎo)的移動(dòng)性控制； ? UE監(jiān)測(cè)尋呼信道，執(zhí)行小區(qū)選擇和小區(qū)重選，獲取系統(tǒng)信息 ? 進(jìn)行鄰小區(qū)測(cè)量 ? RRC_CONNECTED狀態(tài)下執(zhí)行 – 廣播消息的發(fā)送，單播 數(shù)據(jù) 的收發(fā)； – 通過配置 DRX來省電（與業(yè)務(wù)活躍性相關(guān)） ； – 網(wǎng)絡(luò)主導(dǎo)的移動(dòng)性控制； – UE監(jiān)測(cè)與共享信道分配相關(guān)的控制信道；提供信道質(zhì)量和反饋信息；執(zhí)行鄰小區(qū)測(cè)量，獲取系統(tǒng)信息 Cam p e d s ta te (i d l e ) Ac ti v e (Cel l _ DC H) Dorm a n t (Cel l _ PCH ) L e s s t h a n 1 0 0 m s e c L e s s t h a n 5 0 m s e c 空閑狀態(tài)：網(wǎng)絡(luò)知道 UE在某個(gè) Tracking Area List中 連接狀態(tài)：網(wǎng)絡(luò)知道 UE在某個(gè)小區(qū)中 RRC協(xié)議狀態(tài)的比較 ? TDSCDMA與 TDLTE協(xié)議狀態(tài)比較 UT RA RRC Connected ModeURA _ PCH CELL _ PCHCamping on a UT RAN cel l1CELL _ DCHCELL _ FACHE s ta b li s h RR CC o n n e c ti o nIdle Modeout ofs er v i c eins er v i c eout ofs er v i c eins er v i c eout ofs er v i c eins er v i c eR e le a s e RR CC o n n e c ti o nR e le a s e RR CC o n n e c ti o nE s ta b li s h RR CC o n n e c ti o nCamping on a E UT RAN cel l1E UT RA ConnectedModeE s ta b li s h RR CC o n n e c ti o nR e le a s e RR CC o n n e c ti o nU T R A :In te r R A TH a n d o v e rE U T R A : in te r R A TH a n d o v e rC e ll r e s e le c ti o nTDSCDMA TDLTE ? 由于傳輸信道數(shù)量的減少，LTE中只包含兩個(gè)協(xié)議狀態(tài)，相對(duì)于 3G大大簡(jiǎn)化 ? 3G中只有在 CELL_DCH才發(fā)生切換，其它狀態(tài)都支持 UE自主的移動(dòng)性； ? 協(xié)議流程的簡(jiǎn)化 ? 更低的時(shí)延 ? 更多的切換 RRC信令結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化 ? TDLTE相比 TDSCDMA控制信令簡(jiǎn)化的例子 TDSCDMA TDLTE Radio Bearers Setup Radio Bearers Release Radio Bearers Reconfiguration Measurement Control Transport Channel Reconfiguration RRC Connection Reconfiguration Physical Channel Reconfiguration LTE承載概念介紹 ? Radio Bearer承載空口 RRC信令和 NAS信令 ? S1 Bearer 承載 eNB與 MME間 S1AP信令 ? NAS消息也可作為 NAS PDU附帶在 RRC消息中發(fā)送 P G WS G W P e e rE n t i t yU E e N BE P S B e a r e rR a d i o B e a r e r S 1 B e a r e rE n d t o e n d S e r v i c eE x t e r n a l B e a r e rR a d i o S 5 / S 8I n t e r n e tS 1E U T R A