1、TDD-LTE 基本信令流程圖1 概述本文主要針對TD-LTE端到端信令流程圖進行分解，為端到端平臺提供分析流程呈現依據。由于部分流程無S1口信令支撐，當前根據相關文檔進行的繪制，后續具備條件后進行補充調整。2 TDD-LTE網絡結構概述LTE的系統架構分成兩部分，包括演進后的核心網EPC（MME/S-GW）和演進后的接入網E-UTRAN。演進后的系統僅存在分組交換域。LTE接入網僅由演進后的節點B（evolved NodeB）組成，提供到UE的E-UTRA控制面與用戶面的協議終止點。eNB之間通過X2接口進行連接，并且在需要通信的兩個不同eNB之間總是會存在X2接口。LTE接入網與核心網之間

2、通過S1接口進行連接，S1接口支持多多聯系方式。與3G網絡架構相比，接入網僅包括eNB一種邏輯節點，網絡架構中節點數量減少，網絡架構更加趨于扁平化。扁平化網絡架構降低了呼叫建立時延以及用戶數據的傳輸時延，也會降低OPEX與CAPEX。由于eNB與MME/S-GW之間具有靈活的連接（S1-flex），UE在移動過程中仍然可以駐留在相同的MME/S-GW上，有助于減少接口信令交互數量以及MME/S-GW的處理負荷。當MME/S-GW與eNB之間的連接路徑相當長或進行新的資源分配時，與UE連接的MME/S-GW也可能會改變。2.1 EPC與E-UTRAN功能劃分與3G系統相比，由于重新定義了系統網絡

3、架構，核心網和接入網之間的功能劃分也隨之有所變化，需要重新明確以適應新的架構和LTE的系統需求。針對LTE的系統架構，網絡功能劃分如下圖：eNodeB功能：1） 無線資源管理相關的功能，包括無線承載控制、接納控制、連接移動性管理、上/下行動態資源分配/調度等；2） IP頭壓縮與用戶數據流加密；3） UE附著時的MME選擇；4） 提供到S-GW的用戶面數據的路由；5） 尋呼消息的調度與傳輸；6） 系統廣播信息的調度與傳輸；7） 測量與測量報告的配置。MME功能：1） 尋呼消息分發，MME負責將尋呼消息按照一定的原則分發到相關的eNB；2） 安全控制；3） 空閑狀態的移動性管理；4） SAE承載控

4、制；5） 非接入層信令的加密與完整性保護。服務網關功能：1） 終止由于尋呼原因產生的用戶平面數據包；2） 支持由于UE移動性產生的用戶平面切換。2.2 E-UTRAN接口的通用協議模型E-UTRAN接口的通用協議模型如下圖所示，適用于E-UTRAN相關的所有接口，即S1和X2接口。E-UTRAN接口的通用協議模型繼承了UTRAN接口的定義原則，即控制面和用戶面相分離，無線網絡層與傳輸網絡層相分離。繼續保持控制平面與用戶平面、無線網絡層與傳輸網絡層技術的獨立演進，同時減少了LTE系統接口標準化工作的代價。2.3 S1接口S1接口是MME/S-GW網關與eNB之間的接口，S1接口與3G UMTS系

5、統Iu接口的不同之處在于，Iu接口連接包括3G核心網的PS域和CS域，S1接口只支持PS域。2.3.1 S1接口的用戶平面用戶平面接口位于E-NodeB和S-GW之間，S1接口用戶平面（S1-UP）的協議棧如下圖所示。S1-UP的傳輸網絡層基于IP傳輸，UDP/IP之上的GTP-U用來傳輸S-GW與eNB之間的用戶平面PDU。GTP-U協議具備以下特點：1） GTP-U協議既可以基于IPv4/UDP傳輸，也可以基于IPv6/UDP傳輸；2） 隧道端點之間的數據通過IP地址和UDP端口號進行路由；3） UDP頭與使用的IP版本無關，兩者獨立。S1用戶面無線網絡層協議功能：1） 在S1接口目標節點

6、中指示數據分組所屬的SAE接入承載；2） 移動性過程中盡量減少數據的丟失；3） 錯誤處理機制；4） MBMS支持功能；5） 分組丟失檢測機制；2.3.2 S1接口控制面S1控制平面接口位于E-NodeB和MME之間，傳輸網絡層是利用IP傳輸，這點類似于用戶平面；為了可靠的傳輸信令消息，在IP曾之上添加了SCTP；應用層的信令協議為S1-AP。S1接口控制面協議棧如下圖所示：S1控制面功能：1） SAE承載服務管理功能（包括SAE承載建立、修改和釋放）；2） S1 接口UE上下文釋放功能；3） LTE_ACTIVE狀態下UE的移動性管理功能（包括Intra-LTE切換和Inter-3GPP-RA

7、T切換）；4） S1接口的尋呼；5） NAS信令傳輸功能；6） S1接口管理功能（包括復位、錯誤指示以及過載指示等）；7） 網絡共享功能；8） 漫游于區域限制支持功能；9） NAS節點選擇功能；10） 初始上下文建立過程；11） S1接口的無線網絡層不提供流量控制和擁塞控制功能。2.4 X2接口X2接口是eNB與eNB之間的接口。X2接口的定義采用了與S1接口一致的原則，體現在X2接口的用戶平面協議結構與控制平面協議結構均與S1接口類似。2.4.1 X2接口用戶平面X2接口用戶平面提供eNB之間的用戶數據傳輸功能。X2-UP的協議棧結構如下圖所示，X2-UP的傳輸網絡層基于IP傳輸，UDP/I

8、P協議之上采用GTP-U來傳輸eNB之間的用戶面PDU。2.4.2 X2接口控制平面X2接口控制平面協議棧如下圖所示，LTE系統X2接口的定義采用了與S1接口一致的原則，其傳輸網絡層控制平面IP層的上面也采用了SCTP，為信令提供可靠的傳輸。應用層信令協議表示為X2-AP。X2接口應用層協議功能：1） 支持LTE_ACTIVE狀態下UE的LTE接入系統內的移動性管理功能；2） X2接口自身的管理功能，如錯誤指示等；3） 上行負荷管理功能。2.5 S5接口S5接口是S-GW和P-GW之間的接口，提供S-GW和P-GW間的用戶面隧道和隧道管理功能。該接口點用于S-GW和P-GW分設時，S-GW建立

9、到P-GW的連接過程以及在用戶移動性管理中S-GW重定位過程。S8接口是在用戶漫游的時候，VPLMN的S-GW和HPLMN的P-GW間的參考點，它的功能和S5接口相同。S5接口的控制平面功能，主要包括承載的建立、修改或釋放，控制平面采用GTPv2-C協議，遵循3GPP TS 29.274；用戶平面采用GTPv1-U協議，遵循3GPP TS 29.2812.6 S11接口S11接口是MME和S-GW之間的參考點，用于支持移動性和承載管理流程，其功能跟S4接口的控制平面相似，包括承載的建立、修改或釋放；或者用于修改用戶承載的QoS參數修改；或者在有下行數據的時候，用于通知MME需要尋呼空閑態的用戶

10、；或者在發生InterRAT切換的時候，用于轉變數據的轉發方式，刪除或者建立間接轉發方式。S11接口采用GTPv2-C協議，遵循3GPP TS 29.274。3 附著流程3.1 正常附著流程3.2 異常附著流程3.2.1 RRC建立失敗RRC建立失敗根據信令又分為三種：1、 RRC建立請求無響應：（或是空口因素導致eNodeB未收到，或是收到但無法正確解碼）2、 RRC建立請求正確到達eNodeB，但eNodeB下發的rrc connection setup 消息UE未收到或收到后無法按照要求建立。3、 UE上發的rrc connection setup complete 消息在空口丟失導致建

11、立超時。 3.2.2 核心網拒絕3.2.3 eNodeB未收到初始化上下文建立請求3.2.4 RRC重配置請求丟失4 尋呼流程4.1 尋呼成功流程4.1.1 空閑態尋呼尋呼成功：MME發起尋呼（S1 接口發送Paing 消息）后收到S1 接口相應的INITIAL UEMESSAGE（NAS: Service Request），則判做尋呼成功4.1.2 連接態尋呼4.2 尋呼失敗流程尋呼失敗：MME發起尋呼（S1 接口發送Paing 消息），2 秒內未收到S1 接口相應的INITIAL UE MESSAGE，則判做一次尋呼失敗4.2.1 Paging消息不可達Paging消息在S1口丟失Pagi

12、ng消息在空口丟失4.2.2 RRC建立失敗RRC建立失敗根據信令又分為三種：1、RRC建立請求無響應：（或是空口因素導致eNodeB未收到，或是收到但無法正確解碼）2、RRC建立請求正確到達eNodeB，但eNodeB下發的rrc connection setup 消息UE未收到或收到后無法按照要求建立。3、UE上發的rrc connection setup complete 消息在空口丟失導致建立超時。4.2.3 eNodeB未上發Initial UE message或達到超時5 去附著流程5.1 非關機去附著流程5.1.1 連接態非關機去附著5.1.2 空閑態非關機去附著5.2 關機去附

13、著流程UE關機去附著時,發起去附著請求后不再響應E-UTRAN側任何消息,直接釋放本地所有EPS承載和RB資源。如果是連接態關機去附著，則下圖流程中沒有RRC建立過程。6 TAU流程當UE進入一個小區，該小區所屬TAI不在UE保存的TAI list內時，UE發起正常TAU流程，分為IDLE和CONNECTED（即切換時）下。如果TAU accept分配了一個新的GUTI，則UE需要回復TAU complete，否則不用回復。6.1 TAU成功流程6.1.1 空閑態TAUIDLE下，如果有上行數據或者上行信令（與TAU無關的）發送，UE可以在TAU request消息中設置an "active"標識，來請求建立用戶面資源，并且TAU完成后保持NAS信令連接。如果沒有設置"active"標識，則TAU完成后釋放NAS信令連接。IDLE下發起的也可以帶EPS bearer context status IE，如果UE帶該IE，MME回復消息也帶該IE，雙方EPS承載通過這個IE