LTE信令详解和切换.ppt
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1、TDD-LTE信令详解,2,LTE主要无线信令和流程,LTE端到端业务建立/释放相关流程,系统消息接入与重选(TAU)连接建立,重配寻呼.测量与切换,Attach和Detach过程Service Request过程E-RAB建立、修改、释放流程.承载释放流程,LTE切换信令相关流程,切换分类和信令前台信令解析,LTE状态转换及信令流程,空闲态,连接态,开机驻留流程,终端开机扫描所有频点,在每个频点上找到最强小区并阅读系统信息中的PLMN信息,PLMN选择,小区选择及重选,自动PLMN选择:终端AS将扫描所得的PLMN信息报告给NAS,由NAS根据特定方式选择相应PLMN,手动PLMN选择:终端
2、AS将扫描所得的PLMN依照特定的顺序报告给用户,由用户手动选择PLMN,系统消息接收,系统消息的组成MasterInformationBlock(MIB)多个SystemInformationBlocks(SIBs)MIB承载于BCCH BCH P-BCH上包括有限个用以读取其他小区信息的最重要、最常用的传输参数(系统带宽,系统帧号,PHICH配置信息)时域:紧邻同步信道,以10ms为周期重传4次频域:位于系统带宽中央的72个子载波,LTE系统消息,PBCH时域映射结构,PBCH频域映射结构,系统消息接收,SIBs除MIB以外的系统消息,包括SIB1-SIB13除SIB1以外,SIB2-SI
3、B13均由SI(System Information)承载SIB1是除MIB外最重要的系统消息,固定以20ms为周期重传4次,即SIB1在每两个无线帧(20ms)的子帧#5中重传(SFN mod 2=0,SFN mod 8 0)一次,如果满足SFN mod 8=0时,SIB1的内容可能改变,新传一次。SIB1和所有SI消息均传输在BCCH DL-SCH PDSCH上SIB1的传输通过携带SI-RNTI(SI-RNTI每个小区都是相同的)的PDCCH调度完成SIB1中的SchedulingInfoList携带所有SI的调度信息,接收SIB1以后,即可接收其他SI消息,LTE系统消息,LTE系统消
4、息的内容,MIB:下行带宽,PHICH的配置(Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel),SFNSIB1:PLMN ID,小区全球ID,Cell禁止状态,小区选择参数,CSG 指示,SI信息,valuetag.SIB2:ACB信息,公共无线资源的配置,上行带宽.SIB3:小区重选信息(服务小区信息,速度相关信息)SIB4/5/6/7/8:相邻小区信息(intra-f,inter-f,inter-RAT:UTRA,GSM,CDMA).SIB9:heNB 标示(HNBID)SIB10:ETWS主通知信息 SIB11:ETWS 辅通知信息SIB12:CMAS 通知信
5、息 SIB13:MBSFN area list信息和MBMS通知信息,捕获系统消息,idle态的UE和active态的UE都需要捕获系统消息;在下面的情况下,UE需要捕获系统消息:选择或重选到一个小区;切换完成后;从其他系统进入E-UTRAN;从覆盖外返回覆盖区;接收到系统消息变更指示;接收到ETWS 或CMAS通知;超过最大有效时间;,重新接入一个小区!,广播内容改变!,系统消息的变更,寻呼消息通知系统消息的改变,通过寻呼消息中的systemInfoModification来指示。空闲态或连接态的UE都监听寻呼消息;空闲态的UE需要计算paging occasion,然后进行广播消息的接收;
6、连接态的UE,在解析PDCCH时判决是否有寻呼消息;包含在SIB中的systemInfoValueTag来指示当UE恢复覆盖的情况下;UE认为系统消息最多有效3个小时,超过3个小时,UE更新valuetag,所以读取广播用寻呼来接收ETWS和CMAS指示,通过寻呼消息中的ETWS-Indication和CMAS-Indication来指示。当接收到该指示信息后,UE进行SIB10/SIB11/SIB12的读取其中P-RNTI的值为:FFFE,小区重选概述,小区重选(cell reselection)指UE在空闲模式下通过监测邻区和当前小区的信号质量以选择一个最好的小区提供服务信号的过程。当邻区
7、的信号质量及电平满足S准则且满足一定重选判决准则时,终端将接入该小区驻留。UE驻留到合适的LTE小区停留1s后,就可以进行小区重选的过程小区重选过程包括测量和重选两部分过程,终端根据网络配置的相关参数,在满足条件时发起相应的流程系统内小区测量及重选 同频小区测量、重选异频小区测量、重选系统间小区测量及重选 LTE中,SIB3-SIB8全部为重选相关信息,概念和分类,重选优先级,与2/3G网络不同,LTE系统中引入了重选优先级的概念在LTE系统,网络可配置不同频点或频率组的优先级,通过广播在系统消息中告诉UE,对应参数为cellReselectionPriority,取值为(0.7)优先级配置单
8、位是频点,因此在相同载频的不同小区具有相同的优先级通过配置各频点的优先级,网络能更方便地引导终端重选到高优先级的小区驻留达到均衡网络负荷、提升资源利用率,保障UE信号质量等作用重选优先级也可以通过RRCConnectionRelease消息告诉UE,此时UE忽略广播消息中的优先级信息,以该信息为准网络能主动引导UE进行系统间小区重选,完成CS域话音呼叫等,重选优先级,重选测量启动准则,UE成功驻留后,将持续进行本小区测量。RRC层根据RSRP测量结果计算Srxlev,并将其与Sintrasearch和Snonintrasearch比较,作为是否启动邻区测量的判决条件对于重选优先级高于服务小区的
9、载频,UE始终对其测量对于重选优先级等于或者低于服务小区的载频同频:当服务小区Srxlev Sintrasearch时,UE自行决定是否进行同频测量 当服务小区Srxlev Snonintrasearch时,UE自行决定是否进行异频测量 当服务小区Srxlev=Snonintrasearch或系统消息中Snonintrasearch为空时,UE必须进行异频测量,重选测量启动准则,重选判决准则-1 基于优先级,高优先级小区重选判决准则当同时满足以下条件,UE重选至高优先级的异频小区UE在当前小区驻留超过1s 高优先级邻区的Snonservingcell Threshx,high在一段时间(Tre
10、selection-EUTRA)内,Snonservingcell 一直好于该阈值(Threshx,high)低优先级小区重选判决准则当同时满足以下条件,UE重选至低优先级的异频小区UE驻留在当前小区超过1s 高优先级和同优先级频率层上没有其它合适的小区Sservingcell Threshx,low在一段时间(Treselection-EUTRA)内,Snonservingcell,x 一直好于该阈值(Threshx,low),优先级不同的异频小区重选判决,重选判决准则-2 基于R准则,R准则,根据R值计算结果,对于重选优先级等于当前服务载频的邻小区,若:邻小区Rn大于服务小区Rs,并持续T
11、reselection,同时UE已在当前服务小区驻留超过1s以上,则触发向邻小区的重选流程,服务小区Cell Rank(R值)Rs=Qmeas,s+Qhyst候选小区Cell Rank(R值)Rt=Qmeas,t-Qoffset,同频小区及同优先级异频小区重选判决,TAU概述,TA和TAI,TAU的定义,当移动台由一个TA移动到另一个TA时,必须在新的TA上重新进行位置登记以通知网络来更改它所存储的移动台的位置信息,这个过程就是跟踪区更新(Tracking Area Update,TAU),TAU概述,为了确认移动台的位置,LTE网络覆盖区将被分为许多个跟踪区(Tracking Area,TA
12、)TA功能与3G的位置区(LA)和路由区(RA)类似,是LTE系统中位置更新和寻呼的基本单位。TA用TA码(Tracking Area Code,TAC)标识,一个TA可包含一个或多个小区,TAC在这些小区的SIB1中广播与LAC、RAC类似,网络运营时用TAI作为TA的唯一标识,TAI由MCC、MNC和TAC组成,共计6字节,TA和TAI的定义,TA和TAI,UE在附着时,MME会为UE分配一组TA list(长度116)并发送给UE保存,当需要寻呼UE时,网络会在TA list所包含的小区内向UE发送寻呼消息。,TAI LIST的定义,通过合理规划TA,设置合适TAI LIST的长度和内容
13、,通过不断调整可以实现寻呼和位置更新的一个相对平衡,进而获得较优的网络性能,TAI LIST长度为898字节,分为三种类型,最多可包含16个TAIsUE附着时,MME通过ATTACH ACCEPT或TAU ACCEPT消息为UE分配一组TAI(TAI list)当需要寻呼UE时,网络在TAI list所包含的所有小区内向UE发送寻呼UE收到TAI LIST后保存在本地,移动过程中只要进入的新TA的TAI包含在TA LIST中,UE都无需发起TAU过程,TAI LIST,TAI LIST类型表,TAU概述,TAU分类,UE状态不同空闲态TAU连接态TAU更新内容不同非联合TAU更新TAI LIS
14、T联合TAU更新TAI LIST+LAU,TAU的应用场景,当前TA不在UE的TAI list里周期性TAU表明UE Alive;网络配置,IDLE或连接态均强制执行从服务区外返回服务区时,且周期性TAU到期,立刻执行MME负载均衡时,可要求UE发起TAUECM-IDLE状态下UE的GERAN和UTRAN Radio能力发生变化从UTRAN PMM Connected或GPRS READY状态通过小区重选进入E-UTRAN时,TAU过程,在网络登记新的用户位置信息进入新的TA,其TAI不在UE存储的TAI LIST内给用户分配新的GUTI核心网在同一个MME pool用GUTI唯一标识一个UE
15、。若TAU过程中更换了MME pool,则核心网会在TAU ACCEPT消息中携带新GUTI 分配给UE使UE和MME的状态由EMM-DEREGISTERED变为EMM-REGISTEREDUE短暂进入无服务区后回到覆盖区,信号恢复,且周期性TAU到期IDLE态用户可通过TAU过程请求建立用户面资源IDLE下发起TAU过程时,如果有上行数据或者上行信令(与TAU无关的)发送,UE可以在TAU request消息中设置an“active”标识,来请求建立用户面资源,并且在TAU完成后保持NAS信令连接 连接态不可设置该标识,TAU的作用,IDLE TAU流程-1,TAU Request中含ACT
16、IVE标识,用户完成TAU后可继续进行数据业务传输,IDLE TAU流程-2,TAU Request中不含ACTIVE标识,TAU完成后释放连接,CONNECTED-TAU流程,连接态TAU流程若TAU accept未分配新GUTI,无过程6、7连接态TAU完成后,不释放NAS信令连接,连接建立及重配置流程,UE,eNB,MME,寻呼消息,连接建立请求,连接建立,连接建立完成(NAS),初始终端消息(NAS),初始终端上下文建立请求,初始终端上下文建立相应,安全模式命令,安全模式完成,重配置请求,重配置完成,连接建立流程:当处于空闲状态的UE希望发起一个业务、或需要更新TA时、或响应寻呼时,触
17、发该流程,连接重配置流程:承担着RRC连接管理的大部分功能,包括信令/数据承载管理、参数配置、切换执行、测量控制等,由网络向空闲态或连接态的UE发起Paging消息会在UE注册的所有小区发送(TA范围内)核心网触发:通知UE接收寻呼请求(被叫,数据推送)eNodeB触发:通知系统消息更新以及通知UE接收ETWS等信息,寻呼主要流程,在S1AP接口消息中,MME对eNB发paging消息,每个paging消息携带一个被寻呼UE信息eNB读取Paging消息中的TA列表,并在其下属于该列表内的小区进行空口寻呼若之前UE已将DRX消息通过NAS告诉MME,则MME会将该信息通过paging消息告诉e
18、NB,空口进行寻呼消息的传输时,eNB将具有相同寻呼时机的UE寻呼内容汇总在一条寻呼消息里寻呼消息被映射到PCCH逻辑信道中,并根据UE的DRX周期在PDSCH上发送,寻呼的发送,寻呼消息的读取,UE寻呼消息的接收遵循DRX的原则UE根据DRX周期在特定时刻根据P-RNTI读取PDCCHUE根据PDCCH的指示读取相应PDSCH,并将解码的数据通过寻呼传输信道(PCH)传到MAC层。PCH传输块中包含被寻呼UE标识(IMSI或S-TMSI),若未在PCH上找到自己的 标识,UE再次进入DRX状态3G中UE也遵循DRX周期读取寻呼消息,但有专用的寻呼信道PICH和PCH,寻呼的读取,无线子帧的寻
19、呼模式,FDD,TDD,随机接入过程,申请上行资源与eNodeB间的上行时间同步从RRC-IDLE状态到RRC-CONNECT的状态转换,即RRC连接过程,如初始接入和TAU更新无线链路失败后的初始接入,即RRC 连接重建过程在RRC-CONNECTED状态,未获得上行同步但需发送上行数据和控制信息或虽未上行失步但需要通过随机接入申请上行资源在RRC-CONNECTED状态,从服务小区切换到目标小区在RRC-CONNECTED状态,未获得上行同步但需接收下行数据在RRC-CONNECTED状态,UE位置辅助定位需要,网络利用随机接入获取时间提前量(TA:Timing Advance),竞争接入
20、过程,非竞争接入过程,随机接入实现的基本功能,随机接入的使用场景,基于竞争的随机接入(2-1),UE随机选择preamble码发起Msg1:发送Preamble码eNB可以选择64个Preamble码中 的部分或全部用于竞争接入Msg1承载于PRACH上Msg2:随机接入响应Msg2由eNB的MAC层组织,并由 DL_SCH承载一条Msg2可同时响应多个UE的随 机接入请求eNB使用PDCCH调度Msg2,并通过RA-RNTI进行寻址,RA-RNTI由承载Msg1的PRACH时频资源位置确定Msg2包含上行传输定时提前量、为Msg3分配的上行资源、临时C-RNTI等Msg3:第一次调度传输UE
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