LTE信令流程學(xué)習(xí)總結(jié)(二)

信令流程學(xué)習(xí)總結(jié)（二）------------尋呼和切換信令流程系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)LTE系統(tǒng)的總體網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)部分，UE（用戶設(shè)備）、eNodeB（演進(jìn)型接入網(wǎng)）、EPC（演進(jìn)型核心網(wǎng)），總體結(jié)構(gòu)圖如下：核心網(wǎng)（EPC）主要邏輯網(wǎng)絡(luò)實(shí)體核心網(wǎng)主要包括MME、S-GW、P-GW、HSS、PCRF四種網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，每種實(shí)體對(duì)應(yīng)不同的功能和業(yè)務(wù)類型：MME：是一個(gè)信令實(shí)體，主要負(fù)責(zé)移動(dòng)性管理、承載管理、用戶的鑒權(quán)認(rèn)證、SGW和PGW的選擇等功能；S-GW：主要負(fù)責(zé)用戶面處理，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，支持3GPP不同接入技術(shù)的切換，發(fā)生切換時(shí)作為用戶面的錨點(diǎn)；PDN-GW：EPS錨點(diǎn)，即是3GPP與non-3GPP網(wǎng)絡(luò)間的用戶面數(shù)據(jù)鏈路的錨點(diǎn)，負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)路由，管理接入間的移動(dòng)，還負(fù)責(zé)DHCP、策略執(zhí)行、計(jì)費(fèi)等功能；HSS(歸屬用戶服務(wù)器)：核心網(wǎng)主要數(shù)據(jù)庫(kù)，包括用戶相關(guān)信息；HLR(歸屬位置寄存器)，是HSS的一部分；PCRF(策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能)：業(yè)務(wù)流檢測(cè)、策略實(shí)施、基于流付費(fèi)的功能實(shí)體；UE的狀態(tài)UE有兩種基本運(yùn)行模式：空閑模式與連接模式。UE開(kāi)機(jī)后停留在空閑模式下，通過(guò)非接入層表示，如IMSI,P-TMSI,TMSI等標(biāo)識(shí)來(lái)區(qū)分。UTRAN不保留空閑模式下的UE信息，僅能夠?qū)ず鬖AC區(qū)中的所有UE或同一尋呼時(shí)刻的所有UE。當(dāng)UE完成RRC連接建立后，才會(huì)從空閑模式轉(zhuǎn)移到連接模式，當(dāng)RRC連接釋放后UE從連接模式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移如下：NAS層的終端也有三種狀態(tài)，LTE-DETACHED、LTE-IDLE、LTE-ACTIVE。LTE-DETACHED：網(wǎng)絡(luò)和UE側(cè)均沒(méi)有RRC實(shí)體，此時(shí)UE通常處于關(guān)機(jī)、去附著、UE開(kāi)機(jī)但沒(méi)有向網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)，可能因?yàn)闆](méi)注冊(cè)或無(wú)適合可用的網(wǎng)絡(luò)下注冊(cè)失敗等狀態(tài)；LTE-IDLE：對(duì)應(yīng)RRC的IDLE狀態(tài)，UE已注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)，但未激活，處于低功耗模式下。分組核心域已經(jīng)了解到UE的位置，如有服務(wù)建立，UE能在非常短時(shí)間內(nèi)切換到ACTIVE模式，繼續(xù)先前激活的數(shù)據(jù)會(huì)話；LTE-ACTIVE：對(duì)應(yīng)RRC的connected狀態(tài)，UE和網(wǎng)絡(luò)實(shí)際交換數(shù)據(jù)和信令的惟一一個(gè)激活狀態(tài)；尋呼尋呼的定義網(wǎng)絡(luò)可以向空閑狀態(tài)和連接狀態(tài)的UE發(fā)送尋呼，尋呼過(guò)程可以由核心網(wǎng)觸發(fā)，用于通知某個(gè)UE接收尋呼請(qǐng)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(guò)程是S1接口過(guò)程，MME通過(guò)向eNB發(fā)送尋呼消息來(lái)發(fā)起尋呼過(guò)程。對(duì)于UE注冊(cè)的TA，若eNB包含該TA小區(qū)，則尋呼消息就應(yīng)發(fā)到該eNB。每個(gè)eNB可以包含屬于不同TA的小區(qū)，但每個(gè)小區(qū)只屬于一個(gè)TA。尋呼過(guò)程是通過(guò)NAS層給MME發(fā)起尋呼響應(yīng)，是能在特定eNB內(nèi)尋呼到UE。尋呼的幾個(gè)參數(shù)DRX:DiscontinuousReception，非連續(xù)接收；終端在一個(gè)DRX的周期內(nèi)，可以只在相應(yīng)的尋呼無(wú)線幀(Pf)上的尋呼時(shí)刻(PO)先去監(jiān)聽(tīng)PDCCH上是否攜帶有P—RNTI，進(jìn)而去判斷相應(yīng)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(shù)去接收PDSCH上的數(shù)據(jù)；如果終端在PDCCH上未解析出P—RNTI，則無(wú)需再去接收PDSCH物理信道，就可以依照DRX周期進(jìn)入休眠。利用這種機(jī)制，在一個(gè)DRX周期內(nèi)，終端可以只在PO出現(xiàn)的時(shí)間位置上去接收PDCCH，然后再根據(jù)需要去接收PDSCH。而在其它時(shí)間可以睡眠，以達(dá)到省電的目的。SFN：SystemFrameNumber，系統(tǒng)幀號(hào)；PO：PagingOccasion，尋呼時(shí)刻；PF：PagingFrame，尋呼幀；在LTE的物理層協(xié)議中，其無(wú)線幀幀號(hào)的重復(fù)周期是1024，因此每個(gè)無(wú)線幀幀號(hào)的取值范圍是0～1023。每個(gè)無(wú)線幀又被分成10個(gè)子幀，其子幀編號(hào)的取值范圍是0～9。因此終端需要先計(jì)算出所監(jiān)聽(tīng)的PDCCH出現(xiàn)的無(wú)線幀幀號(hào)(PF)，然后再計(jì)算出PF上的尋呼時(shí)刻(PO)，就可以精確地知道所監(jiān)聽(tīng)的PDCCH物理信道的具體位置。P-RNTI:pagingradionetworktemporaryidentity，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)臨時(shí)標(biāo)識(shí)；尋呼消息是由PCCH邏輯信道承載的，PCCH邏輯信道的數(shù)據(jù)塊又是由PCH傳輸信道來(lái)承載，而PCH傳輸信道的數(shù)據(jù)塊又是由PDSCH物理信道來(lái)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(tīng)PDCCH物理信道，然后根據(jù)PDCCH物理信道上是否有攜帶P-RNTI，來(lái)判斷網(wǎng)絡(luò)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(shí)的移動(dòng)用戶標(biāo)識(shí)；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(gè)正常的業(yè)務(wù)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(wǎng)絡(luò)側(cè)的錯(cuò)誤恢復(fù)，此種情況下終端需要重新做一次附著(Attach)過(guò)程。IMSI:InternationalMobileSubscriberIdentity，國(guó)際移動(dòng)用戶標(biāo)識(shí)；尋呼的過(guò)程S1接口上的尋呼S1接口上的尋呼由S1AP負(fù)責(zé)，MME通過(guò)S1接口向eNB傳送S1AP尋呼消息，發(fā)起尋呼過(guò)程。尋呼過(guò)程中攜帶TA列表、CSG列表、DRX參數(shù)以及UE相關(guān)標(biāo)識(shí)。接收到MME的尋呼消息后，eNB會(huì)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(jìn)行無(wú)線接口上的尋呼。無(wú)線接口上的尋呼在以下三種場(chǎng)景下，eNB需要在空口上發(fā)起尋呼：（1）、當(dāng)需要把尋呼消息傳給RRC空閑態(tài)的UE時(shí)；（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(jié)態(tài)的UE時(shí)；（3）、需要向UE提供ETWS信息時(shí)；UE收到尋呼消息后通常會(huì)發(fā)起RRC連接建立過(guò)程來(lái)響應(yīng)系統(tǒng)的尋呼。此時(shí)激活專用承載，UE由IDLE狀態(tài)轉(zhuǎn)換到ACTIVE狀態(tài)。尋呼的流程UE處于IDLE態(tài)且網(wǎng)絡(luò)側(cè)有數(shù)據(jù)要發(fā)送給UE網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知UE系統(tǒng)消息更新或有ETWS時(shí)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(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)。如果UE接收到得Paging消息攜帶ETWS指示消息，UE應(yīng)立即解析SIB1消息。如果SIB1指示有SIB10的調(diào)度，UE應(yīng)解析SIB10；如果SIB1指示有SIB11的調(diào)度，UE應(yīng)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(dòng)，完成UE上下文的更新。切換的目的基于覆蓋的切換：移動(dòng)通信中為了解決用戶在移動(dòng)的過(guò)程中業(yè)務(wù)的連續(xù)性?；谪?fù)載的切換：基于負(fù)載狀況觸發(fā)的切換，保證整個(gè)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(kāi)連接后再與目標(biāo)小區(qū)建立連接，軟切換是指UE在與目標(biāo)小區(qū)建立連接后再與原小區(qū)斷開(kāi)連接。LTE系統(tǒng)內(nèi)切換三種分類：站內(nèi)切換、站間X2切換、站間S1切換：切換的階段切換包括切換測(cè)量、切換決策、切換執(zhí)行三個(gè)階段測(cè)量階段，UE根據(jù)eNB下發(fā)的測(cè)量配置消息進(jìn)行相關(guān)測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果上報(bào)給eNB。決策階段，eNB根據(jù)UE上報(bào)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，決定是否觸發(fā)切換。執(zhí)行階段，eNB根據(jù)決策結(jié)果，控制UE切換到目標(biāo)小區(qū)，由UE完成切換。eNB內(nèi)小區(qū)間切換eNB內(nèi)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(biāo)小區(qū)的資源申請(qǐng)和資源釋放都通過(guò)eNB內(nèi)部消息實(shí)現(xiàn)；沒(méi)有eNB間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也沒(méi)有UE的隨機(jī)接入過(guò)程，也不需要與核心網(wǎng)有信令交互。

5.5.1eNB內(nèi)小區(qū)間切換流程：UE在源小區(qū)上報(bào)測(cè)量報(bào)告UE在目標(biāo)小區(qū)接入完成切換，釋放源小區(qū)資源eNodeB在目標(biāo)小區(qū)完成準(zhǔn)入和無(wú)線資源分配后，發(fā)切換命令

eNB間通過(guò)X2UE在源小區(qū)上報(bào)測(cè)量報(bào)告UE在目標(biāo)小區(qū)接入完成切換，釋放源小區(qū)資源eNodeB在目標(biāo)小區(qū)完成準(zhǔn)入和無(wú)線資源分配后，發(fā)切換命令A(yù)3或A4觸發(fā)事件上報(bào)，當(dāng)目標(biāo)小區(qū)和源小區(qū)分別屬于2個(gè)X2鏈路的eNB時(shí)，引發(fā)eNB間的X2切換,前提是2個(gè)eNB之間配置了X2關(guān)系當(dāng)源eNB收到UE的測(cè)量上報(bào)，并判決UE向目標(biāo)eNB切換時(shí)，會(huì)直接通過(guò)X2接口向目標(biāo)eNB申請(qǐng)資源，完成目標(biāo)小區(qū)的資源準(zhǔn)備，之后通過(guò)空口的重配消息通知UE向目標(biāo)小區(qū)切換，在切換成功后，目標(biāo)eNB通知源eNB釋放原來(lái)小區(qū)的無(wú)線資源。此外還要將源eNB未發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)eNB，并更新用戶平面和控制平面的節(jié)點(diǎn)關(guān)系。

SourceeNodeB下發(fā)測(cè)量控制信息，通知UE啟動(dòng)鄰區(qū)測(cè)量TargeteNB收到Source發(fā)來(lái)的HandoverReq消息后，會(huì)根據(jù)其攜帶的業(yè)務(wù)信息開(kāi)始準(zhǔn)入，并進(jìn)行無(wú)線資源配置SN信息的作用是把UE在源側(cè)的SN信息和HFN信息告知目標(biāo)測(cè)，用于數(shù)據(jù)重傳和加密完整性保護(hù)。開(kāi)始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)TargeteNB把在本eNB內(nèi)的準(zhǔn)入結(jié)果和無(wú)線資源配置信息返回給SourceeNBSourceeNodeB下發(fā)測(cè)量控制信息，通知UE啟動(dòng)鄰區(qū)測(cè)量TargeteNB收到Source發(fā)來(lái)的HandoverReq消息后，會(huì)根據(jù)其攜帶的業(yè)務(wù)信息開(kāi)始準(zhǔn)入，并進(jìn)行無(wú)線資源配置SN信息的作用是把UE在源側(cè)的SN信息和HFN信息告知目標(biāo)測(cè)，用于數(shù)據(jù)重傳和加密完整性保護(hù)。開(kāi)始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)TargeteNB把在本eNB內(nèi)的準(zhǔn)入結(jié)果和無(wú)線資源配置信息返回給SourceeNB，至此切換準(zhǔn)備階段結(jié)束UE偵測(cè)到滿足條件的小區(qū)后，上報(bào)測(cè)量報(bào)告。發(fā)起切換準(zhǔn)備過(guò)程，由SourceeNB發(fā)送HandoverRequest消息給TargeteNB。主要攜帶當(dāng)前UE的業(yè)務(wù)信息和其他接入層信息（加密、完整性、測(cè)量）PathSwitch完成后，目標(biāo)eNB會(huì)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(huì)給TargeteNB發(fā)送PathSwitchRsp消息，通知用戶面切換完成TargeteNB收到UE發(fā)來(lái)的HandoverConfirm消息后，會(huì)向MME發(fā)起PathSwitch過(guò)程，完成用戶面的切換UE和目標(biāo)eNB完成隨機(jī)接入后，在目標(biāo)側(cè)eNB發(fā)送切換完成消息SourceeNB把TargeteNB發(fā)來(lái)的Container直接通過(guò)空口消息發(fā)給UE，告知切換SourceeNodeB根據(jù)切換算法和當(dāng)前狀態(tài)做出切換判決用戶已經(jīng)接入，并且已經(jīng)在做業(yè)務(wù)S1切換的流程和X2類似，不同點(diǎn)在于有沒(méi)有eNB之間的X2鏈路。如果沒(méi)有配置X2鏈路，eNB間的切換走S1口切換；如果同時(shí)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需要走S1口轉(zhuǎn)發(fā)

eNB間通