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LTE及CSFB信令流程介绍-v4


g LTE/CSFB 信令流程介绍 n o sh n a i _j l a i gj
研究院无线所 2014 年 1 月

主要介绍内容
对 LTE 基本信令流程进行系统梳理,在此基础上 重点分析现阶段网络正在建设部署的 CSFB 方案涉及的关键信令流程 以进一步掌握 CSFB 技术特点,指导现网实施
LTE 网络基本概念 LTE 终端开机选网流程

无线接入网基本信令流程

端到端业务相关基本信令流程 移动性管理流程

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CSFB 终端联合附着 /TAU 流程 CSFB 语音主叫业务流程 CSFB 语音被叫业务信令流程 CSFB 通话结束后返回流程

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CSFB 方案概述

LTE 网络基本信令流程

CSFB 方案关键信令流程

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后续更新内容
考虑未来 LTE 网络还将不断引入新功能、新技术、新架构;不断提出新 思路、新需求、新策略。 VoLTE/eSRVCC 相关信令流程 MBMS 相关信令流程 因此,后续需要及时跟进并持续更新相关内容,如:
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?

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PCC 架构,包括 Qos 、专用承载建立、修改、删除等相关信令 流程

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第一章: LTE 网络基本信令流程
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LTE 网络基本概念


网络架构及主要接口 系统广播消息 终端工作模式与状态 用户承载的分类







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开机选网流程

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无线接入网基本信令流程 端到端业务相关基本信令流程 移动性管理流程
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LTE 网络结构
基本概念 网络架构

基本架构

MME / S-GW

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eNB

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S 1
1 S

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X2
eNB

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MME / S-GW

S 1
eNB E-UTRAN

LTE 主要 3GPP 规范见附录
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X 2

S 1

2 X

LTE 网元实体及接口
基 本 概 念 网元接口

网元实体及接口
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TD-LTE 系统由 3 部分组成


核心网 EPC ( Evolved Packet Core ) 接入网 eNB ( eNodeB )





用户设备 UE ( User Equipment ) 区分 EPC 、 EPS 和 SAE

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核心网 EPC 分为三部分


MME S-GW P-GW

(Mobility Management Entity, 负责信令处理部分) (Serving Gateway , 负责本地网络用户数据处理部分) (PDN Gateway ,负责用户数据包与其他网络的处理 ) 网元 eNodeB , 所以 TD-LTE 少了 Iub 接口;而 X2 接口类似于 Iur 接口, S1 接口类似于 Iu 接 口
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*和 3G 不同:由于 NodeB 和 RNC 融合为 接入网( E-UTRAN )由 eNodeB 构成

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主要网元接口


S1 接口: eNodeB 与 MME 之间 X2 接口:不同 eNodeB 之间



E-UTRAN 接口通用协议模型
基本概念 接口协议模型

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LTE 接口通用模型
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适用于 E-UTRAN 相关的所有接口,即 S1 ( MME-eNB )和 X2 ( eNB-e NB )接口 控制面和用户面相分离,无线网络层与传输网络层相分离 无线网络层:实现 E-UTRAN 的通信功能
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系统广播消息
基本概念 系统广播消息

LTE 系统广播消息
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LTE 系统广播消息分类
– –

MasterInformationBlock(MIB) 多个 SystemInformationBlocks (SIBs) 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(包括系统带宽, 系统帧号, PHICH 配置信息 ) ,因此, UE 必须首先完成 MIB 的读取 为保障 UE 准确迅速完成读取, MIB :
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MIB




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PBCH 时域映射结构

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承载于 BCCH → BCH → P-BCH 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 72 个子载波

PBCH 频域映射结构

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系统广播消息
基本概念 系统广播消息

LTE 系统消息
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SIBs
– – –

– –



除 MIB 以外的系统消息,包括 SIB1-SIB12 除 SIB1 以外, SIB2-SIB12 均由 SI (System Information) 承载 SIB1 是除 MIB 外最重要的系统消息,其中携带小区选择和小区接入相关 的信息,为保证终端正确接收,将固定以 20ms 为周期重传 4 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 PDCC H 调度完成 SIB1 中的 SchedulingInfoList 字段将携带其它所有 SI 的调度信息,终端 完成接收 SIB1 以后,才可接收其他 SI 消息

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* 和 2G 不同: LTE 系统广播消息中仅 MIB 承载于广播信道,其它 SIBs 均使用 业务信道 PDSCH 承载。相比 2G 广播按固定格式规则地承载于广播信道, LTE 这种机制使得广播消息长度不再受限,更有利于网络灵活调度,充分利用资源
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各系统广播消息作用
功能说明
基本概念 系统广播消息

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3GPP 定义的 UE 状态转换
终端状态转移图 3G
CELL_DCH Handover

基本概念

UE 工作模式与状态

4G
E-UTRA RRC_CONNECTED

2G
GSM_Connected

CELL_FACH

CELL_PCH URA_PCH Connection establishment/release UTRA_Idle

Reselection

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CCO with optional NACC

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Handover GPRS Packet transfer mode CCO, Reselection Connection establishment/release

Connection establishment/release

Reselection

E-UTRA RRC_IDLE

Reselection CCO, Reselection

GSM_Idle/GPRS Packet_Idle

* 和 2/3G 不同: LTE 根据终端是否存在 RRC 连接,将终端状态简化 为两种: RRC CONNECTED 态和 RRC IDLE 态 也就是空闲态和连 接态
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Connected 态 -RRC 信令消息简化
基本概念 Radio Bearer Setup (无线承载建立) Radio Bearer Release (无线承载释放) Radio Bearer Reconfiguration (无线承载重配置) Transport Channel Reconfiguration (传输信道重配置) UE 的工作模式与状态

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RRC Connection Reconfiguration ( RRC 连接重配置)

TransportFormatCombinationControl (传输格式组合控制) Physical Channel Reconfiguration (物理信道重配置) Measurement Control (测量控制)

* 和 3G 不同: RRC 连接建立后的各类控制 信令, LTE 中统一简化为一条 RRC 重配置 消息
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LTE 中的用户承载
户 Be ar( 承载 ) in LTE LTE 用 网络在用 户 完成附着的同时,将为其建立一 条默认数据通道 EPS Bearer 。当用户在从 连
基本概念 用户承载

接态进入 IDLE 态时,只会删除 Radio Bears 和 S1 Bearer ,而保留核心网部分,即用户的 IP 连接,其中:
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Radio Bearer :用于承载空口数据和 RRC/NAS 信令

S1 Bearer :用于承载 eNB 与 MME 间 S1-AP 信令以及 eNB 和 S-Gw 间的用户面 PDU
UE eNB

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Radio Bearer

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EPS Bearer S1 Bearer

S-GW

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P-GW

Internet

Peer Entity

External Bearer

S5/S8 Bearer

* 和 2/3G 不同:用 户在 LTE 网络 中的附着过程,除 了用户注册 Radio S1 S5/S8 Gi 还包含用户默认承载 EPS Bearer 【即 3G 中的 RAB+ 核心网承载 S5/S8 bearer 】建立, 无需额外执行 PDP 激活流程,从而产生用户永远在线的效果
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UE 标识
基本概念
标识类型 应用场景 获得方式 有效范围 小区内 小区内 小区内 小区内 全网 全网 作用

UE 标识

是否与终端 / 卡相关 否 否 否 否 否 否

无 线 侧 标 识

RA-RNTI T-CRNTI C-RNTI SPSCRNTI P-RNTI SI-RNTI 用户标识 IMSI

随机接入中用于指示接收 根据占用的时频资源计算获得 随机接入响应消息 ( 0001~003C ) 随机接入中,没有进行竞 eNB 在随机接入响应消息中下发给 争裁决前的 CRNTI 终端( 003D~FFF3 ) 用于标识 RRC Connect 状态的 UE 半静态调度标识 寻呼 系统广播 名称 初始接入时获得( T-CRNTI 升级 为 C-RNTI ) ( 003D~FFF3 ) eNB 在调度 UE 进入 SPS 时分配 ( 003D~FFF3 ) FFFE (固定标识) FFFF (固定标识) 来源

核 心 网 侧 标 识

International Mobile Subscriber Identity International Mobile IMEI Equipment Identity IMEI and Software IMEISV Version Number SAE Temporary Mobile S-TMSI Station Identifier GUTI Globally Unique Temporary Identifier

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SIM 卡 终端 终端

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UE 在首次 ATTACH 时需要携带 IMSI 信息,网络也可以通过身份 识别流程要求 UE 上报 IMSI 参数 国际移动台设备标识,唯一标识 UE 设备,用 15 个数字表示 携带软件版本号的国际移动台设备标识,用 16 个数字表示

MME 产 SAE 临时移动标识,由 MME 分配。与 UMTS 的 P-TMSI 格式类 生并维护 似,用于 NAS 交互中保护用户的 IMSI 全球唯一临时标识,在网络中唯一标识 UE ,可减少 MME 产 IMSI , IMEI 等用户私有参数暴露在网络传输中 . 第一次 attach 生并维护 时 UE 携带 IMSI 之后 MME 会将 IMSI 和 GUTI 进行一个对应, 以后就一直用 GUTI ,通过 attach accept 带给 UE ; TMSI 是 GUTI 的一部分

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第一章: LTE 网络基本信令流程
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LTE 网络基本概念

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开机选网流程


PLMN/ACT 选择 小区选择



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无线接入网基本信令流程

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端到端业务相关基本信令流程 移动性管理流程

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开机选网流程
终端在进行 PLMN/ACT 选择前,需要根据自身能力和设置进行全频段搜索,读取每个频点上信号最强小 开机选网流程 区 的 SIB1 ,以获取该小区的 PLMN ;最终所有 PLMN 将上报至终端 NAS 层按一定准则完 成“ PLMN/ACT 选择” ? 如终端设置为“ GSM only” ,则仅搜索 GSM 相应频点,上报获取的各个 PLMN ? 当终端设置某个制式优选如“优选 E-URTAN” ,则终端芯片需要搜索包括 E-URTAN 在内的终端 所能支持的多个制式对应频点,获取所有的 PLMN 组合 如果 UE 存储 PLMN 相关的信息(保存 在 SIM 卡或手机中),如频率、小区参 UE 开机 数等,可先使用这些信息快速搜索小区, 不进行全频段搜索 注: ACT ( Access technology ) 表示接入技术,例如 E-UTRAN 、 UTRAN 、 GSM 等 等待一段时间

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PLMN/ACT 选择 Cell 选择

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驻留到任一小区

No

找到合适小区? Yes 位置登记 TA 不允许或不 合适 No

PLMN 不允许接入 or 不允许漫游到此 TA

登记成功? Yes IDLE 状态

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PLMN/ACT 选择过程
终端 NAS 层按照以下顺序,将 AS 层上报的全部 PLMN 或 PLMN/ACT 组合值与 USIM 卡或 终端侧存储的 PLMN/ACT 信息进行比对,以完成“ PLMN/ACT 选择”
RPLMN ( 上一次终端登陆的 PLMN)
存储位置:临时写入 USIM 卡,对应 ACT 信息保存在终端中 携带信息:仅含一个 PLMN 信息,优选 ACT 由终端芯片决定

Failed
EHPLMN/HPLMN ( 用户的等效归属 / 归属网络 )

Failed
UPLMN ( 用户控制的 PLMN 列表, 方便用户手动选网 )

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存储位置:运营商写入 USIM 卡 携带信息:仅含至少一个 EHPLMN 信息

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影响本网 用户驻留

存储位置:运营商写入 USIM 卡 携带信息:用户归属 PLMN 、优先级由 高到低的 ACT 信息

存储位置:根据用户设置写入 USIM 卡 携带信息:优先级由高到底排列的多个 PLMN+ACT 信息

Failed
OPLMN ( 运营商控制的 PLMN 列表 )
存储位置:运营商写入 USIM 卡 携带信息:优先级由高到底排列的多个 PLMN+ACT 信息

Failed
VPLMN ( 拜访地网络广播的 PLMN 列 表)
根据漫游地广播的 PLMN 搜索,并按照一定策略选择

影响漫游用 户驻留

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小区选择
小区选择流程
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小区选择流程分类


Initial Cell Selection :不需事先知晓 E-UTRA 载波的频率信息, UE 根据能力扫 描 E-UTRA 频段的所有频率寻找合适小区。每个频率上, UE 只需找到最强小区即 可。一旦找到合适小区,即可进行驻留



Stored Information Cell Selection :需要载波频率、来自先前接收到的测量控 制或者检测到的小区的小区参数信息。如果能够找到合适小区,则选择,否则开始

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注意:系统广播或者专用信道提供不同系统或不同频点的优先级信息不用于小区选择仅能用于小区重选过程

Initial Cell Selection 流程

如果 UE 存储小区相关的信息,可以首先使用这些信息迅速定位小区完成驻留

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第一章: LTE 网络基本信令流程
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LTE 网络基本概念 开机选网流程

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无线接入网基本信令流程
– – –

随机接入 RRC 连接建立、重配、释放 测量

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端到端业务相关基本信令流程 移动性管理流程

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随机接入
随机接入实现的基本功能
– –

无线网基本信令流程

随机接入

申请上行资源 , 获得终端的唯一标识 C-RNTI ,进入连接态 与 eNodeB 侧上行时间同步

随机接入的使用场景



从 RRC-IDLE 状态到 RRC-CONNECT 的状态转换,即建立 RRC 连接的过 程



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

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非 竞 争 接 入 过 程



竞 争 接 入 过 程



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



注:切换和下行数据到达时, eNB 会优先选择非竞争随机接入,仅在非竞争随机接入资源不够时,才指示 UE 发起竞争随机接 入


在 RRC-CONNECTED 状态,为了定位 UE 位置,网络利用随机接入获取

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基于竞争的随机接入( 2-1 )
无线网基本信令流程 随机接入

基于竞争的随机接入过程 2-1
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UE 随机选择 preamble 码发起 Msg1 :发送 Preamble 码


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eNB 可以选择 64 个 Preamble 码中的部分或全部用于 竞争接入(通过 SIB2 广播 ) 终端需要随机选择一个 preamble Index ,选择用于 发送 preamble 的 PRACH 资源,并根据时频资源确定 对应的 RA-RNTI ,还需要确定目标接收功率

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Msg2 :随机接入响应




Msg2 由 DL_SCH 承,一条可同时响应多个 UE 的随机 接入请求,其中携带 RA-RNTI 和 Preamble Index 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 UE 在接收 Msg2 后,在其分配的上行资源上传输 Ms g3

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1 2 3 4

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Msg3 :第一次调度传输


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基于竞争的随机接入( 2-2 )
无线网基本信令流程 随机接入

基于竞争的随机接入过程 2-2
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针对不同的场景, Msg3 包含不同的内容


初始接入:携带 RRC 层生成的 RRC 连接请求,包含 UE 的 S-TMSI 或随机数 连接重建:携带 RRC 层生成的 RRC 连接重建请求, C-RNTI 和 PCI 切换:传输 RRC 层生成的 RRC 切换完成消息以及 UE 的 C-RNTI 上 / 下行数据到达:传输 UE 的 C-RNTI







?

初始接入和连接重建场景 Msg4 :竞争解决

竞争 判定 调度

Msg4 携带成功解调的 Msg3 消息的拷贝, UE 将其与自身在 Msg3 中发送的高层标识 进行比较,两者相同则判定为竞争成功 Msg4 使用由临时 C-RNTI 加扰的 PDCCH 调度

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切换,上 / 下行数据到达场景 UE 如果在 PDCCH 上接收到调度 Msg4 的命 令,则竞争成功 eNB 使用 C-RNTI 加扰的 PDCCH 调度 Msg4 UE 之前已分配 C-RNTI ,在 Msg3 中也将其 传给 eNB 。竞争解决后,临时 C-RNTI 被收 回,继续使用 UE 原 C-RNTI
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Msg2 中下发的临时 C-RNTI 在竞争成功后 C-RNTI 升级为 UE 的 C-RNTI

基于非竞争的随机接入
无线网基本信令流程 随机接入

基于非竞争的随机接入过程
UE 处于 RRC Connected 态,根据 eNB 的指示,在指定的 PRACH 上 使用指定的 Preamble 码发起随机接入
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Msg0 :随机接入指示


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eNBP 发起随 机接入 Msg通 1知 :发送 reambl e 码 并分配 Pream ble在 码eNB 指定的 PRACH 信道资源上用指 ? UE 定的 Preamble 码发起随机接入 Msg2 :随机接入响应
?

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Msg2 与竞争机制的格式与内容完全一样, 可以同时响应多个 UE 发送的 Msg1

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RRC 连接建立过程
无线网基本信令流程 RRC 连接建立

RRC 连接建立
?

触发原因


IDLE 态 UE 需变为连接态时发起该过程

?

RRC 连接建立成功流程(采用竞争接入 M
sg1~2 此处省略)


RRC 连接请求:该消息对应于随机接入 过程的 Msg3 RRC 连接建立:该消息对应随机接入过 程的 Msg4



sh

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UE

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RRC 连接,建立成功
EUTRAN

RRCConnectionRequest

RRCConnectionSetup

RRCConnectionSetupComplete



RRC 连接建立完成:多携带上行方向 NA S 消息,如 Attach Request 、 TAU Req uest 、 Service Request 、 Extended S ervice Request Detach Request 等, e NB 根据这些消息进行 S1 口建立

UE

EUTRAN

RRCConnectionRequest

RRCConnectionReject
?

RRC 连接建立失败

RRC 连接,网络侧拒绝
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RRC 连接重配置过程
无线网基本信令流程 RRC 连接重配

RRC 连接重配
?

触发原因


RRC 连接重配置成功

当需要发起对用户承载的管理、测量控制和切 换执行时,需要触发此过程

?

RRC 连接重配置过程


RRC 连接重配置:根据功能的不同携带不同 的配置信息内容,一条消息中可以携带体现多 个功能的信息单元

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UE
UE

EUTRAN

RRCConnectionReconfiguration

RRCConnectionReconfigurationComplete

EUTRAN



RRC 连接重配置完成:不携带任何实际信息 ,只起到 RRC 层确认的功能

RRCConnectionReconfiguration

?

RRC 连接重配置异常流程


RRC connection re-establishment

RRC 连接重配置异常 若 UE 无法执行 RRC 连接重配置消息中的内 容,则 UE 回退到收到该消息前的配置,并发 起 RRC 连 接重建 请求 * 与 3G 不同: LTE 系统连接态,网络 下发至终端的各类控制命令,空口最终均以 RRC 连 接重配置消息的形式下发至终端,简化了 RRC 信令格式
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RRC 连接重建过程
RRC 连接重建
? 触发原因:
– 当处于 RRC 连接状态但出现切换失败、 无线链路失败、完整性保护失败、 RRC 重配置失败等情况时,触发此过程
无线网基本信令流程 RRC 连接重建

RRC 连接重建成功

?

RRC 连接重建立成功流程(采用竞争接

入 Msg1~2 此处省略) – RRC 连接重建请求: UE 通过 UL_CCCH 在 SRB0 上发送,携带 UE 的 AS 层初始标识信息及重建立原因,该 消息对应随机接入过程的 Msg3 – RRC 连接重建: eNB 通过 DL_CCCH 在 SRB0 上回复,携带 SRB1 的完整配 置信息,该消息对应随机接入过程的 Msg4 – RRC 连接重建立完成: UE 通过 ULDCCH 在 SRB1 上发送,不携带任何实 际信息,只起到 RRC 层确认的功能

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UE

EUTRAN

RRCConnectionReestablishmentRequest

RRCConnectionReestablishment

RRCConnectionReestablishmentComplete

UE

EUTRAN

?

RRC 连接重建立拒绝流程

RRCConnectionReestablishmentRequest RRCConnectionReestablishmentReject

– 第二步中,如果 eNB 中没有 UE 的上下 文信息,则拒绝为 UE 重建 RRC 连接, 则通过 DL_CCCH 在 SRB0 上回复一条 RRC 连接重建立拒绝消息

RRC 连接重建失败
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RRC 连接释放过程
无线网基本信令流程 RRC 连接释放

RRC 连接释放
?

RRC 连接释放配合 C-DRX 能最大程度节省终端功耗
网络侧开启连接态 DRX 功能,可使终端无需持续监听 PDCCH ,功耗基本同 IDLE 态:
?

触发原因


网络希望解除与 UE 的 RRC 连接时触发该过 程



终端一段时间内没有数据传输,网络可触发该 过程(现网多配置为 10~20s )
? ?

避免终端长时间未进行数据传输而空占网络资源

终端 IDLE 态功耗低,及时释放 RRC 连接能有效节 电

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UE

终端业务连续(如视频通话)时不会进入 DRX 状态 ,持续监听 PDCCH ? 业务间隔较大(如 OTT 心跳包)时将周期性休眠,从 而省电(现网多配置 160msDRX 周期)

RRC 连接释放
EUTRAN

?

RRC 连接释放过程

?

RRCConnectionRelease

RRC 连接释放:可选择携带异系统邻区频点 终端本地释放实例: 信息,实现重定向功能(用于控制 UE 离开当 终端发起 CSFB 主叫业务请求 ( 发出 Extended Service Request 消息)时,将同步启动定时器 前小区,接入制定频点)
T3417ext ( 10s ) ? 该时间范围内网络无响应, T3417ext 超时,终
端将主动释放 RRC 连接,并搜索 2/3G 小区建立通 话

?

本地释放


某些情况下, UE 的 RRC 层根据 NAS 层的指 示主动释放 RRC 连接,不通知网络侧而主动

对应测试问题:中兴、华为 eNB 未升级或未成 功开通 CSFB 功能时,不会响应终端 CSFB 请求

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RRC 过程场景总结
无线网基本信令流程
RRC 连接建立、 重配、释放

RRC 过程总结
  RRC 连接建立 ?初始接入 Attach 时发 起 RRC 连接重建

?当需要对 SRB 和 ?RRC 连接出现异常时发 ?UE 从 IDLE 态至连接态 DRB 进行管理时发起 ?希望解除与 UE 起: ?E-RAB 建立、修改和 时发起: ?切换失败 场 的 RRC 连接,使 删除 ?发起呼叫 ?无线链路失败 景 UE 返回 IDLE 态 ? 请求 UE 激活 SRB2 ?响应寻呼 ?底层完整性保护失败 ?其它原因 ? 测量 控制 下发 时 发起 ? Attach Request ?RRC 重配置失败 ?切换执行时发起 ? TAU Request ? Detach Request

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RRC 重配置

RRC 释放

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测量
无线网基本信令流程 测量

测量概述
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RRC_IDLE 状态下, UE 的测量参数信息通过 E-UTRAN 的系统广播消息获得


同频邻区相关: SIB4 异频邻区相关: SIB5





UTRAN 、 GERAN 、 CDMA2000 邻区相关:分别对应 SIB6 、 SIB7 、 SIB8

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RRC_CONNECTED 状态下, E-UTRAN 通过 RRC 重配消息中携带 MeasConfig 信元 下发测量配置,该信元中携带测量对象和测量上报标准

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UE 可执行的测量类型


同频测量:测量与当前服务小区下行频点相同的邻小区下行频点 异频测量:测量与当前服务小区下行频点不同的下行频点(同小区或邻小区) 与 UTRA 的系统间测量 与 GERAN 的系统间测量 与 CDMA2000 HRPD 或 CDMA2000 1xRTT 的系统间测量









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测量报告上报
无线网基本信令流程 测量

测量上报
?

IDLE 态下, UE 不上报,仅用于自主进行重选判决,完成小区重选;连接态下 UE 按 网络配置在一定条件下上报测量报告 事件触发一次上报
? ? ?

?

触发事件有 A1—A5 , B1 , B2 上报次数为一次 UE 忽略上报间隔配置 始终按一定周期上报测量报告

?

周期性上报
?

?

事件触发周期上报(事件触发上报与周期性上报的结合)
? ? ?

触发事件有 A1—A5 , B1 , B2 上报次数为多次 上报间隔配置有效
测量事件 LTE 可配置的同频 / 异频测量事件 LTE 可配置的异系统测量事件 –Event B1 :异技术邻小区信道质量大于门限 –Event B2 :服务小区信道质量小于门限 1 ,同时异技术 邻 小区信道质量大于门限 2 30

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–Event A1 :服务小区信道质量大于门限值 –Event A2 :服务小区信道质量小于门限值 –Event A3 :邻小区信道质量优于服务小区信道质量一定门限 值 –Event A4 :邻小区信道质量大于门限值 –Event A5 :服务小区信道质量小于门限 1 ,同时邻小区信道

第一章: LTE 网络基本信令流程
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LTE 网络基本概念 开机选网流程 无线接入网基本信令流程

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?

?

端到端业务相关基本信令流程
– –

附着和去附着流程 主被叫业务流程

?

移动性管理流程

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UE 开机附着流程
端到端业务建立 / 释放相关流程 Attach 流程

LTE 基本 Attach 信令流程
注 1 : CSFB 终端因需回落 GSM 建立通话,需同时完 成 LTE 和 2G 电路域的联合 附着,已保证终端 2G 侧实 现开机并保持正常待机状态

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注 2 :高通芯片的终端在网 络未开启鉴权和完整性保护 时无法在 LTE 完成附着

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UE 发起的去附着流程
端到端业务建立 / 释放相关流程 Detach 流程

Detach 信令流程— UE 发起(关机、飞行模式等 )

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MME 发起的去附着流程
端到端业务建立 / 释放相关流程 Detach 流程

Detach 信令流程—连接态 MME 发起

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MME 发起的 Detach 过程与 UE 发起的类似,只是 Detach Request 由 MME 发起 如用户欠费或账号异常等,网络均可以发起 Detach 过程,停止提供用户通信服务
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Service Request 过程
端到端业务建立 / 释放相关流程Service Request 过程

Service Request 概述
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主被叫业务均需执行该过程


当 UE 无 RRC 连接且有上行数据发起需求时



当 UE 处于 ECM IDLE 态且有下行数据达到时

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说明


当 UE 发起 service request 时,需先发起随机接入过程, 建立 RRC 连接

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当下行数据达到即用户为被叫端时,网络侧先对 UE 进行寻呼,随后 UE 发起随机 建立 RRC 连接 终端接入过程, 若已有 RRC 连接, 且正在进行数据传输,仍可支持 CSFB 主被叫业务:


?

CSFB 主叫:用户直接利用已有 RRC 连接,发送 Extended Service Request 消息,其中 携带 Service Type 字段指示网络其请求的是 CSFB 语音业务 CSFB 被叫:网络收到连接态用户 CSFB 寻呼,可直接利用已有 RRC 连接,通过 CS Service Notification 消息直接下发至终端,触发终端发起 Extended Service Request ,请求响应 CSFB 被叫
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?

UE 发起主叫业务流程
端到端业务建立 / 释放相关流程Service Request 过程
UE eNodeB MME Serving GW PDN GW PCRF HSS 1. NAS: Service Request 2. NAS: Service Request 3. Authentication/Security

4. S1-AP: Initial Context Setup Request 5. Radio Bearer Establishment 6. Uplink Data

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(A)

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发起主叫前,需通过随机接入建 立 RRC 连接程
UE 主动发起 service request 即为 主叫过程
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7. S1-AP: Initial Context Setup Complete 8. Modify Bearer Request 9. Modify Bearer Request
10. PCEF Initiated IP-CAN Session Modification

11. Modify Bearer Response 12. Modify Bearer Response
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网络发起被叫业务流程
端到端业务建立 / 释放相关流程Service Request 过程
UE eNodeB RNC/BSC MME SGSN S-GW PDN GW 1. Downlink Data 2a. Downlink Data Notification

2b. Downlink Data Notification Ack

2a. Downlink Data Notification 3a. Paging 4a. Paging 4b. Paging 3b. Paging

5. Service Request Procedure 6a. Stop Paging 6b. Stop Paging Downlink Data E-UTRAN Downlink Data 2G or 3G non DT Downlink Data 3G DT

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2b. Downlink Data Notification Ack

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被叫业务,网络通过 Paging 引发 UE 发起 随机接入及 Service Request 过程

37

第一章: LTE 网络基本信令流程
?

LTE 网络基本概念 开机选网流程 无线接入网基本信令流程 端到端业务相关基本信令流程

?

?

?

?

移动性管理流程
– –

LTE 系统内移动性管理 LTE 与 2/3G 系统间移动性管理

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38

小区重选概述
概念和分类
?

系统内移动性管理

小区重选

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 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。当邻区的信号质量 及电平满足一定重选判决准则时,终端将接入该小区驻留,即执行重选 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 基于重选优先级的小区重选 ?优先级不同的小区测量及重选 – 系统内小区测量及重选 ?优先级相同的小区测量及重选
?

?

?

同频小区测量、重选 异频小区测量、重选

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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: 系统间小区测量及重选


LTE 系统引入后,网络可按一定规则配置不同频点或频率组的优先级 ( 同频 / 同频段小区等优 先级 )



通过配置周围邻区为不同优先级,网络能更方便地引导终端重选到高优先级的小区驻 留,可 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
39

LTE 系统内小区重选
系统内移动性管理 小区重选

与 2/3G 系统间小区重选区别 ? LTE 系统通过引入优先级的概念,可为不同系统、不同频点小区配置不同优先级,如可 配置 LTE>TDs>GSM ,以保证数据业务尽可能在 LTE 进行,提升用户业务体验
?

? 用户空闲态 流程描述 ? 只能通过小区重选
?

LTE 或 TDs 小区的优先级配置可精确至频点, GSM 小区可精确至一段频率范围内的一组频 点

?

优先级简介 测量控制阶段 ü 系统广播下发邻区配置及测量重选参数; ü 终端根据测量启动及重选判决准则,进行测量和决定重选 LTE 启动异系统测量及 重选执行阶段 重选判决准则 ü 此过程用户无法进行主被叫

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LTE 系统 eNB

LTE 覆盖

1.2 终端测量 并决定重选
多模终端

(系统广播消息广播 邻区配置及测量、重 选相关参数)

1.1 测量控制

UE 在目标小区的同步驻留 -> 路由区、位置区更新完成

CN

测量控制阶段
2/3G 覆盖 注:图以终端由 LTE 接入 2/3G 网络为例

2. 重选执行

2/3G 系统 BSC/RNC

重选执行阶段
40

TAU 概述
系统内移动性管理 TAU

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 TA 和 TAI 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)
Core Network
TA List: TA 1,TA 2

eNB

TA 1

TA 2

sh
eNB

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Core Network
TA List: TA 1,TA 2,TA 3
eNB

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TA 1
eNB
eNB

Core Network
TA List: TA1,TA2,TA3

TA 3

eNB

ate T A Up d
eNB
eNB

eNB eNB

TA 2
eNB eNB

eNB

eNB

eNB

eNB
eNB

eNB

TA List: TA1,TA2,TA3

TA List: TA1,TA2

TA 3

TA

Up

eNB


eNB

TA 1

TA 2
eNB

da te
eNB

eNB

eNB

eNB
eNB

eNB

TA List: TA 1,TA 2,TA 3

41

TAU 概述
系统内移动性管理 TAU

TA 和 TAI 的定义
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) 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

TAI LIST 的定义
?

UE 在附着时, MME 会为 UE 分配一份 TAI list (长度 8~96 字节,含 1~16 个 TAI ),当 需要寻呼 UE 时,网络会在 TAI list 所包含的所有小区内向 UE 发送寻呼消息 UE 收到 TAI list 后,保存在本地。之后 UE 在移动过程中,若进入新的 TA ,只要其 TAI 包含在 TAI list 中, UE 就无需发起 TAU 过程 因此,若合理规划 TA 大小,并设置合适 TAI list ,可以实现寻呼 和用户登记信息更新的一个相对平衡,进而获得较优网络性能

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?

注:目前现网因部署 CSFB ,需尽量实现 TA/LA 的一一对应
42

IDLE TAU 流程 -1
系统内移动性管理
?

TAU
EPC

TAU Request 中含 ACTIVE 标识,用户完成 TAU 后可继续进行数据业务传输
UE
IDLE 下UE 进入的TAI不在 保存的TAI list 内 1. RA Preamble 2. RA Response 3. RRCConnectionRequest 4. RRCConnectionSetup 5. RRCConnectionSetupComplete (包含TAU request)

eNB

EPC

UE

eNB

15. RRCConnectionReconfiguration (包含TAU Accept) 16. RRCConnectionReconfigurationComplete

6. Initial UE message (包含TAU request)

7. Authentication/Security

sh

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18. ULInformationTransfer (包含TAU Complete) 19. UPLINK NAS TRANSPORT (包含TAU Complete)

g n o

17. Initial context setup response

步骤18,19 只有TAU Accept 中携带有 GUTI ,UE才需要回复 TAU Complete 消息

First Uplink Data

8. MME 间更新 UE 上下文等 10. UECapabilityEnquiry 11. UECapabilityInformation 12. UE Capability Info Indication 13. SecurityModeCommand 14. SecurityModeComplete 9. Initial context setup request (包含TAU Accept)

First Downlink Data

20. 更新承载

21.. UE CONTEXT RELEASE COMMAND 22. RRC Connection Release 23. UE CONTEXT RELEASE COMPLETE

又进入 IDLE 模式
43

IDLE TAU 流程 -2
系统内移动性管理
?

TAU

TAU Request 中不含 ACTIVE 标识, TAU 完成后释放连接
UE
IDLE 下UE 进入的TAI不在 保存的TAI list 内 1. RA Preamble 2. RA Response 3. RRCConnectionRequest 4. RRCConnectionSetup 5. RRCConnectionSetupComplete (包含TAU request)

eNB

EPC

UE

eNB

EPC

6. Initial UE message (包含TAU request)

7. Authentication/Security 8. MME 间更新 UE 上下文等 10. UECapabilityEnquiry 11. UECapabilityInformation 12. UE Capability Info Indication 13. SecurityModeCommand 14. SecurityModeComplete 9. Initial context setup request (包含TAU Accept)

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9. DOWNLINK NAS TRANSPORT (包含TAU Accept)

步骤10-14 同上,略

15. DLInformationTransfer (包含TAU Accept) 16. ULInformationTransfer (包含TAU Complete) 17. UPLINK NAS TRANSPORT (包含TAU Complete) 18. UE CONTEXT RELEASE COMMAND

19. RRC Connection Release 20. UE CONTEXT RELEASE COMPLETE

又进入 IDLE 模式

44

CONNECTED-TAU 流程
系统内移动性管理
UE
connected下当U E 进入的 TA I不在 保存的TAI list 内

TAU

eNB

EPC
?

1. ULInformationTransfer ( 包含TAU request消息)
2. U PLINK NAS TRA NSPO RT (包含TAU request消息)

4. DOW NLINK NAS TRAN SPORT (包含TAU Accept消息) 5. DLInformationTransfer (包含TAU Accept消息) 6. ULInformationTransfer (包含TAU Complete消息) 7. U PLINK NAS TRA NSPO RT (包含TAU Complete消息)

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3. MME 间更新 UE 上下文等

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若 TAU accept 未分配新 GUTI ,无过程 6 、 7

连接态 TAU 流程

连接态 TAU 完成后,不释放 NAS 信令连接

45

切换概述
系统内移动性管理 切换

切换概述
?

切换的含义及目的

当正在使用网络服务的用户从一个小区移动到另一个小区,或由于无线传输业务负荷 量调整、激活操作维护、设备故障等原因,为了保证通信的连续性和服务的质量,系 统要将该用户与原小区的通信链路转移到新的小区上,这个过程就是切换

?

切换判决准备——测控及测报


基站根据不同的需要,利用移动性性管理算法给 UE 下发不同种类的测量任务,通过在 RRC 重配消息中携带 MeasConfig 信元给 UE 下发测量配置 UE 收到配置后,对测量对象实施测量用测量上报标准进行结果评估,当评估测量结果 满足上报标准后向基站发送相应的测量报告 基站通过终端上报的测量报告决策是否执行切换

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?

切换步骤及作用


切换准备:目标网络完成资源预留

46

eNB 内的切换
系统内移动性管理 切换

切换概述
eNB 发送 RRC CONNECTION RECONFIGURATION 消息发送给 UE
消息中携带切换信息 mobilityControlInfo ;包含目标小区 ID 、载频、测量带宽给用 户分配的 C-RNTI ,通用 RB 配置信息(包括各信道的基本配置、上行功率控制的基 本信息等),给用户配置 dedicated random access parameters 避免用户接入目标小 区时有竞争冲突

UE 按照切换信息在新的小区接入,向 eNB 发送 RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE 消息,表示切换完成,正常切入到新小区

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UE

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eNB

RRCConnectionReconfiguration RRCConnectionReconfigurationComplete

eNB 内切换 信令流程

47

基于 X2 口的切换 -1
系统内移动性管理
?

切换

两个 eNB 之间切换, MME 不变,切换命令同 eNB 内部切换,携带的 信息内容也一致
UE Source eNB Target eNB MME Source S-GW Target S-GW

UL/DL Data 1. RRCConnectionReconfiguration (Measure Control) 2. MeasurementReport 切换准备 3. Handover Request

4. Handover Request Ack 5.RRCConnectionReconfiguration (Handover Command) 6. Random Access and RRC连接建立 切换执行 7. SN Status Tranfer 8.Data Forwarding

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切换准备 切换执行 信令流程

9. RRCConnectionReconfigurationComplete (Handover Confirm) Buffered DL Data UL Data

48

基于 X2 口的切换 -2
系统内移动性管理
?

切换

两个 eNB 之间切换, MME 不变 完成空口切换之后,再进行 S1 接口的更新
UE Source eNB Target eNB MME Source S-GW Target S-GW

?

10. Path Switch Request 切换完成

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14. UE Context Release

12. (Create Bearer Response ) UL/DL Data 13. Path Switch Request Ack Timer UL Data 15. (Delete Bearer Request ) 16. (Delete Bearer Response )

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11. (Create Bearer Request )

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Update bearer w/ P-GW

切换完成 信令流程

EndMar ker

17. Tracking Area Update procedure (partly)

49

基于 S1 接口的切换 -1
系统内移动性管理 切换

两个 eNB 之间的切换 同时完成与 eNB 建立 S1 接口承载的两个 MME 的切换,即跨 MME 的切换 切换命令同 eNB 内部切换,携带的信息内容也一致
UE Source eNB Target eNB Source MME UL/DL Data Target MME

其他基于 S1 接口切换的应用场景: SON FEMETO 没有 X2 接口,也基于 S1 接口进行切换

1. (Measure and Report)

2. S1AP: Handover Required 3. (Forward Relocation Request )

切换准备

5. S1AP: Handover Request 6. S1AP: Handover Request Ack
7. 建立转发承载 (T S-GW/S S-GW)

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Source S-GW

Target S-GW

切换准备 信令流程

4. 建立上行承载 (T S-GW/P-GW)

(Create Bearer Request ) (Create Bearer Response )

(Create Bearer Request ) (Create Bearer Response )

8. (Forward Relocation Response )
9. 建立转发承载 (T S-GW/S S-GW)

10. S1AP: Handover Command 下行数据直 DL Data 接转发

(Create Bearer Request ) (Create Bearer Response ) 下行数据非直 接转发 50

DL Data

基于 S1 接口的切换 -2
系统内移动性管理 切换
UE Source eNB Target eNB Source MME Target MME Source S-GW Target S-GW 11. RRCConnectionReconfiguration (Handover Command ) 12. Random Access and RRC 连接建立 切换执行 13. S1AP: eNB Status Tranfer

14. (PDCP STATUS TRANSFER)

16. RRCConnectionReconfigurationComplete (Handover Confirm ) DL Data UL Data

15. S1AP: MME Status Tranfer

切换完成

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UL Data 17. S1AP: Handover Notify 18. (Forward Relocation Complete ) 19. (Forward Relocation Complete Ack) 20. 更 新下行 承载 (T S-GW/P-GW) Timer (Update Bearer Request ) (Update Bearer Response )

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切换执行 切换完成 信令流程

DL Data

DL Data

21. Tracking Area Update procedure (partly ) S1AP: UE CONTEXT RELEASE COMMAND 22. 释放源侧 S1AP: UE CONTEXT RELEASE COMPLETE 资源 (Delete Bearer Request ) (Delete Bearer Response )

51

系统间互操作方案介绍
系统间移动性管理
?

概述

2G/3G 互操作方案为现网部署方案 4G 与 2G/3G 互操作方案为公司已决策方案
数据业务 语音业务

?

LTE
重选 重选

s
重选

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重定向 重选

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CCO

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重选

重定向

TD-SCDMA

重定向 ( CSFB )

切换

GSM/EDGE

52

系统间空闲态小区重选基本原理
基本原理
?

优先级设置: 4G>3G>2G

系统间移动性管理

重选

?

系统间小区重选过程主要包括两个动作:启动异系统测量、重选判决;两个阶段:异系统测 量、重选执行 UE 根据基于优先级的测量启动及重选判决准则,发起并执行系统间小区重选
启动异系统 测量 异系统测量
第一阶段

重选判决

成功

4G 到 2G/3G 重 选
?

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?

与目标小区 同步

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在目标小区读 取广播消息
第二阶段 ( 不可及)

LAU/RAU /TAU

重选 完成

2G/3G 到 4G 重 选
启动异系统测量
4G 高优先级情况下, UE 在 2G/3G 服务小区一直测量 4G 邻区
?

启动异系统测量
4G 服务小区信号低于门限 (Qrxlevmin + SnonIntraSearchP) 或 (Qqualmin + SnonIntraSearchQ) 时启动异系统测量

重选判决
持续 Treselection 时间,异系统邻区信号高于门限 (QrxlevminEUTRA + Threshx,high) 时,重选判决

?

重选判决
持续 Treselection-UTRA 时间,本系统信号低于门限 (Qrxlevmin + ThreshServing, LowP) ,且异系统邻区 信号高于门限 (Qrxlevmin + Threshx,low) 时,重选判 决

53

4G->3G 小区重选流程
系统间移动性管理
UE 0. UE changes to UTRAN
1a. RAU Request 1b. RAU Request 2a. SGSN Context Request 2b. SGSN Context Response 3a. Authentication Information Request 3b. Authentication Information Acknowledge 3c. Authentication / Security 4. SGSN Context Acknowledge 5a. Update PDP Context Request

重选

eNodeB

RNC

GnGp SGSN

MME

Serving GW

PDN GW

HSS

5b. Update PDP Context Response 6. Update Location

s

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Old SGSN

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步骤: ? UE 判断满足重选判决条件后,在 3G 小区接入 ? RAU 位置更新、鉴权、 3G/4G 核心 网信息交互 4G->2G 和 4G->3G 小区重选流程类 似

7a. Cacel Location 7b. Cacel Location ACK

8a. Insert Subscriber Data 8b. Insert Subscriber Data Ack 9. Update Location Ack 10a. RAU Accept 10b. RAU Accept 11a. RAU Complete 11b. RAU Complete 12a. Delete Session Request 12b. Delete Session Response

54

3G/2G->4G 重选
UE 0. UE changes to EUTRAN
1a. TAU Request 1a. TAU Request 2a. SGSN Context Request 2b. SGSN Context Response 3a. Authentication Information Request 3b. Authentication Information Acknowledge 3c. Authentication / Security 4. SGSN Context Acknowledge 5. Create Session Request

eNodeB

RNC

MME

GnGp SGSN

Serving GW

PDN GW

PCRF

HSS

系统间移动性管理

重选

步骤:
? ?

7. Create Session Response 8. Update Location Request

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6c. Modify Bearer Response

6a. Modify Bearer Request 6b. PCEF Initiated IP-CAN Session Modification

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UE 判断满足小区重选判决条件后,在 4G 接入 TAU 位置更新、鉴权、 4G/3G 核心网 信息交互

3G->4G 和 2G->4G 小区重选流程类似

Old MME

9a. Cancel Location 9b. Cancel Location Ack

10. Cancel Location 11a. Iu Release Command 11b. Iu Release Complete 12. Cancel Location Ack 13. Update Location Ack 14a. TAU Accept 14b. TAU Accept 15a. TAU Complete 15b. TAU Complete

55

系统间数据业务连接态重定向基 基本原理 本原理
? ?

系统间移动性管理 连接态互操作

系统间数据业务重定向过程主要包括两个动作:启动异系统测量、重定向判决;三个阶段:异系统测量、 重定向至异系统、数据业务恢复 终端根据网络下发的异系统测量控制消息启动异系统测量;网络根据终端上报的异系统测量报告选择目标 小区频点,或在没有测量报告的情况下随机选择某邻区频点;终端收到网络下发的 RRC release 消息后执 行重定向
启动异系统 测量 异系统测量
第一阶段

重定向判决

4G 到 2G/3G 重定 向
?

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成功

搜索频点 ,与目 标小区同步

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在目标小区读 取广播消息
第二阶段 ( 不可及)
?

LAU/RAU /TAU

恢复数据业务
第三阶段

3G 到 4G 重定向
启动异系统测量
多模终端在 3G 网络进入连接态后,网络给终 端下发 3C 或 3A 异系统测量控制消息;终端收 到异系统测量控制消息后,启动异系统测量
?

启动异系统测量
网络收到 A2 事件测量报告后,下发异系统测控消息( B1 或 B2 ), 以及盲重定向的 A2 测量控制消息,终端收到测控消息后启动异系统 测量

?

重选判决
门限

重选判决
持续 Treselection 时间,异系统邻区信号高于 门限 (QrxlevminEUTRA + Threshx,high) 时,重选 判决 56

(盲重定向) A2 事件:持续一定时间, 4G 服务小区测量值低于 A2 (基于测量重定向) B2 事件:持续一定时间, 4G 服务小区测量值低 于 B2 门限 1 ,且 3G 邻区测量值高于 B2 门限 2 ; B1 事件:持续

4G->3G 连接态基于测量重定向
UE eNodeB RNC GnGp SGSN MME Serving GW PDN GW

系统间移动性管理 连接态互操作
HSS
1.

eNodeB 给 UE 下发测量控制,即 RRC Connection Reconfiguration 消息 ( 携带异系统测量事件的配 置); 当测量的信号质量满足异系统事件门限时, UE 向 eNodeB 发送异系统测量报告; eNodeB 进行重定向判决并向 UE 发送携带重定向 信息的 RRC connection Release 消息; 第 4 步到第 16 步与 LTE 到 3G3G 重选流程相同; MME 向 eNodeB 发送 UE Context Release Command 消息,释放 S1 连接; eNodeB 返回 UE Context Release Complete , S1 连接释放成功; 路由更新结束后, UE 向 GnGp SGSN 发起 Service Request 消息; GnGp SGSN 向 RNC 发起 RAB Assignment Request 消息; RNC 返回 RAB Assignment Response 消息:包括 RNC 与 UE 之间建立的无线 承载的建立; RAB 建立以后, GnGp SGSN 向 PGW/GGSN 发 起 Update PDP Context Request ; PGW/GGSN 回

Data transfer 1. RRC Connection Reconfiguration (MeasConfig) 2. Measurement Report Redirect to EUTRAN determined by NW 3. RRC Connection Release( RedirectedCarrierInfo)
2.

Step 4 to step 16 of 4G to 3G reselection procedure

17. S1-AP: S1 Release

18. Service request

19a. RAB Assignment Request

s

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g n alo
3. 4. 21. 22. 23.

19b. RAB Assignment Response 20a. Update PDP Request 20b. Update PDP Response

24.

复 Update PDP Context Response ,更新 SGSN 的 盲重定向与基于测量重定向类似,盲重定向下方 RRCConnectionRelease 消息前未 收到 测量报告 ? 4G 到 2G 重定向与 4G 到 3G 重定向原理和流程类似 地址和 TEID 信息;重新建立数据传输隧道。 57
?

3G->4G 连接态基于测量重定向
UE RNC eNodeB MME GnGp SGSN Serving GW PDN GW PCRF

系统间移动性管理 连接态互操作
RNC 给 UE 下发 Measurement Control 消息 ( 携 带异系统测量事件的配置 ) ; 当测量的信号质量满足异系统事件门限时, UE 向 RNC 发送异系统 Measurement Report 消息; RNC 进行重定向判决并向 UE 发送携带重定向信 息的 RRC connection Release 消息; 第 4 步到第 19 步与 3G 到 4G 重选流程相同; UE 向 MME 发起业务请求 Service Request 消息; MME 向 eNodeB 发起 Initial context setup 消息; 用于建立无线连接和 S1 连接; eNodeB 向 UE 发送 RAB Bearer Estabilishment 消 息,和 UE 之间建立无线承载; UE 发送上行数据; eNodeB 向 MME 回复 Initial Context Setup Complete 消息,携带 eNodeB 地址; MME 向 Serving GW 发起 Modify Bearer Request (包含 eNodeB 地址); Serving GW 向 PDN GW 发送 Modify Bearer Request 消息,更新 RAT 等信息; 如果动态部署了 PCC , PDN GW 与 PCRF 之间 完成 IP?CAN Session Modification 流程,通知 RAT 的改变; PDN GW 向 Serving GW 返回 Modify Bearer Response 消息; SGW 向 MME 回复 Modify Bearer Response 消息。

Data transfer 1. Measurement Control 2. Measurement Report Redirect to EUTRAN determined by NW 3. RRC Connection Release ( Redirection info)
1.

2.

Step 4 to step 19 of 3G to 4G reselection procedure

20a. Service request 20b. Service request 21. Initial Context Setup 22. RAB Bearer Establishment 23. uplink data

s

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g n alo
3. 4. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

24. Initial Context Setup Complete 25a. Modify Bearer Request 25b. Modify Bearer Request
26. PCEF Initiated IP-can Session Modify
30.

31.

27a. Modify Bearer Response 27b. Modify Bearer Response

58

第二章: CSFB 方案关键信令流程
?

CSFB 方案概述
CSFB 终端联合附着 /TAU 流程 CSFB 语音主叫业务流程 CSFB 语音被叫业务流程

?

?

?

?

CSFB 通话结束后返回流程

s

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59

CSFB 方案概述
?

? ?

CS FB 为国际 单 待终端开机 优漫游 选 LTE 网络驻留,话音等业务通过 CSFB 技术回落到电路域执行,业 提供语音 业务LTE 网络 务结束后, 再返回 数据业务无需回落,由 LTE 直接承载 短信业务无需回落,通过 SGs 接口 (MME 和 MSC 之间的接口 ) 将短信路由至 LTE 网络

s
④ 挂机 返回 LTE
UE UE

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LTE 2G/3G

① 联合附 着

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EPC

MME

② 起呼、指引回落

SGs

③ 回落,建立 GSM 话音

2G/3G 核心网

MSC SMSC

60

第二章: CSFB 方案关键信令流程
?

CSFB 方案概述

?

CSFB 终端联合附着 /TAU 流程
CSFB 语音主、被叫业务流程 CSFB 通话结束后返回流程

?

?

s

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61

CSFB 开机联合附着和位置区更新流程 ( 1/2 )
当 UE 附着和驻留 LTE 网络时,为了接收被叫和使用短信业务,必须通过 SGs 接口执 行联合附着和联合位置更新,在 CS 域保存有注册状态及位置信息
联合附着流程
LTE

sh


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UE

g n alo
①② ⑥⑦

MME

MME 映射出 MSC

EPC

SGs ③④⑤

HLR/HSS 2G/3G 核心网

MSC

UE 发起注册请求,类型为 Combined EPS/IMSI attach ,并告知网络 UE 配置为使用 CSFB 或者 SGs SMS




2G/3G 核心网执行正常位置区更新流程 VLR 向 MME 返回位置区更新接受消息



LTE 核心网侧执行正常 Attach 流程 MME 向 MSC 发送位置区更新请求消息



⑦MME 发送 Attach Accept 给 UE ,类型为 Combined EPS/IMSI attach ,且包含信元 LAI 和 VLR TMSI ,意味着联合附着成功


62

CSFB 开机联合附着和位置区更新流程 ( 2/2 )
联合位置区更新流程

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● ●

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当 UE 在 LTE 网络移动 TA 改变,或从 2/3G 返回 LTE ,或周期性位 置更新定时器到时,会发起 TAU 给 MME ,类型为 combined TA/LA Update Request (with IMSI) LTE 核心网侧执行正常 TAU 流程 MME 判断 LA 改变、或联合位置更新类型为 combined TA/LA updating with IMSI ,发起到 MSC 的联合位置更新请求,改变在 原来 MSC 记录的 LA ;当 MSC 也改变时,位置更新导致用户在新 的 MSC 登记和注册;,否则省略③④⑤流程




2G/3G 核心网执行正常位置区更新流程 VLR 向 MME 返回位置区更新接受消息



MME 发送 TAU Accept 给 UE , UE 存储 TAU Accept 消息中下发的 LA 和 MSC 分配的 TMSI


63

CSFB UE 开机联合附着异常流程
?

对 EPS 和 non-EPS/SMS 联合注册成 功

Attach Accept 包括如下字段表明联合注册成功: ? EPS type : combined EPS/IMSI attach ? TMSI 、 LAI
?

仅对 EPS 联合注册成功

UE 发起联合注册,但网络因某种原因仅对 EPS 注册成功,同样会下发 Attach Accept ,但携带 EMM cause , UE 根据网络携带的 cause 表现不同,常见的包括 #16 (MSC temporarily not reachable) ? 可能原因: MME 配置的 TA 映射 LA 并非 SGs MSC 所属 LA ? UE 行为:尝试 TAU 5 次,若均不能成功,关闭 4G 能力,尝试接入 2G/3G 网络
?

联合注册未成功

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若 UE 发起的联合注册,网络 EPS 和 non-EPS 均不能注册成功,网络会下发 Attach Reject ,并携带 EMM cause : ? #8 (EPS services and non-EPS services not allowed) ü UE 将认为 USIM 对于 EPS 和 non-EPS 服务是非法的 ? #11 (PLMN not allowed) ü UE 将 PLMN 保存在 PLMN 禁止列表中,并执行 PLMN 选择流程 ? #15 (No suitable cells in tracking area) ü UE 将 TAI 保存在漫游 TA 禁止列表中,并在同 PLMN 内的其他 TA 搜索合适小区
64

第二章: CSFB 方案关键信令流程
?

CSFB 方案概述 CSFB 终端联合附着 /TAU 流程

?

?

CSFB 语音主、被叫业务流程
CSFB 通话结束后返回流程

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65

CSFB 主叫信令流程
? ?

在 LTE 网络,用户按键后, UE 发起回落请求,由 LTE 网络指引回落,无需经过 SGs 接口 回 落F 2/3G 网络后,主叫流程与传统 电路域流程相同 CS B 为国际 漫游提

供语音业务

sh
主 叫 流 程
p

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l a i gj

UE

g n o
③ LTE ⑥⑦
2G/3G



MME

② SGs

HLR/HSS

EPC

④⑤

MSC SMSC

2G/3G 核心网

① UE 向 MME 发起 CSFB MO 请求(若终端处于空闲态需先建立 RRC 连接) ② MME 要求 eNodeB 对 UE 进行 CSFB 回落 ③ eNodeB 指示 UE 重定向到 2/3G 网络
R8 重定向: RRC Release 消息中的重定向字段包含 GSM 频点信息

④ UE 搜索 GSM 频点,同步 GSM 小区 ⑤ UE 读取 GSM 系统消息(注:若 R9 重定向无此步骤) ⑥ 若 UE 开机联合位置更新时 TA 对应 LA 同回落后 LA 不同,需执行 LAU 流程 ⑦ UE 在 2/3G 网络发起 MO 呼叫请求,且 UE 会向网络上报 CSFB MO 标签

若回落前后 LA 相同,无需进 行位置区更新

66

CSFB 被叫信令流程
?

?

呼叫路由至联合位置更新的 SGs MSC ,通过 SGs 接口转至 LTE 网络下发寻呼, UE 响应寻呼 CSFB 为国际漫游提 后,由 LTE 网络指引, 测量搜索合适的 2G 小区 供 语音 业务 UE 回落 2G 网络后,被叫流程与传统电路域流程相同
UE eNB
S 1

MME

S G s

MSC

VLR/ HSS
② IAM

MSC

BSS

① SRI procedure ③ Paging ③ Paging ③ Paging Request ③ Paging Request

③ CS Service Notification ④Extended Service Request

④Service Request

⑤Request Message with CSFB indicator ⑥ RRC Release (R8 or R9)

sh

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IDLE 态下的被 叫特有流程

g n o
UE

③ ⑥ ④
MME EPC HLR/HSS LTE ⑤

连接态下的被 叫特有流程

⑦ ⑧
2G/3G

SGs ②
MSC


MSC 2G/3G 核心网

⑦UE 搜 索 GSM 频 点 , 同 步 小 区 ⑧Paging Response ⑧ Paging Response

⑤ MME 要求 eNodeB 对 UE 进行 CSFB 回 落 ⑥eNodeB 下发重定向指引 UE 回落 2G 网 络 ⑦UE 与目标 2G 小区同步,读取广播,其 中可缓读广播消息 13 ,缩短起呼时延 ⑧UE 响应寻呼 ( 并上报 CSFB MT 标签 ) ,
67

被 叫 流 程

① 主叫交换机向被叫归属 HLR 查询路由 ② 呼叫路由到联合位置更新的 MSC ③ MSC 通过 SGs 接口在 LTE 网络寻呼 UE ④ UE 在 LTE 网络相应寻呼发起 CSFB 请求

eNB 未升级 CSFB 主被叫异常流程
eNB 未开启 CSFB ,将导致 CSFB 呼叫建立时延过长或失败 原因分析
CSFB UE 主叫或被叫时,会上报 Extended Service Request 消息,同时启动定时器 T3417ext ,但由于 eNB 未开启 CSFB 功能,部分厂家 eNB 不会响应终端请求,不会下发 RRC 连接释放消息
?

主叫时延增加且一定概率回落 3G :若 CSFB UE 主叫, T3417ext (协议规定该定时器为 10s )超时后 , UE 会主动离开当前 LTE 小区,搜索其他 2/3G 小区并尝试接入(一般 UE 优先搜索 3G ,再搜索 2G ) 被叫失败:若 CSFB UE 被叫, T3417ext 超时后,若 UE 之前处于空闲态将主动释放无线链路进入 idle 态,若 UE 之前处于连接态将继续执行原有数据传输, CSFB 被叫失败

?

s

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UE eNB
S 1 ③ Paging ③ Paging

MME

SG s

MSC /VLR
② IAM

HSS

GMSC

BSS
IDLE态下的被 叫特有流程 连接态下的被 叫特有流程

①SRI procedure ③ Paging Request ③ Paging Request

X X

③CS Service Notification ④Extended Service Request

④ Service Request

⑥ RRC Release(R8or R9)

X

⑤Request Message with CSFB indicator

⑦UE 搜 索 GSM 频 点 , 同 步 小 区 ⑧Paging Response

⑧Paging Response

X

68

IMSI 寻呼失败问题分析
? ?

当 LTE 覆盖不好时,寻呼无响应后 MSC 会发起 SGs 接口二次寻呼 前期,部分厂家 MSC 的 SGs 接口的寻呼配置,与现网 2/3G 接口配置相同;一次寻呼时采用 TMSI ,配置使 用二次寻呼,且二次寻呼采用 IMSI ,现网部署了 MSC POOL 方案时, LTE 二次寻呼响应后,呼叫失败

原因分析


3GPP 标准规定, MME 接收到 MSC 发送的 SGsMME 使用 IMSI 寻呼后, UE 在回落后发起寻呼响

paging ( IMSI 、 LA )后,将以 IMSI 寻呼 UE


应时,要使用 IMSI


接收到以 IMSI 的寻呼响应,部署了 POOL 的 BSC

会按照负荷分担方式,将消息发送给 POOL 内的任 意 MSC ,若接收处理的 MSC 不是下发 Paging 的 SGs MSC ,不会下发 Setup 命令接续通话,被叫 失败

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MME

MME 收到 SGs 寻呼 (IMSI) , 语音业务 时,用 IMSI 在 LTE 寻呼 UE

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(2)LTE 寻呼 (IMSI)

信令流程示意图
MSC

(1)SGs 寻呼 ( IMSI )

SGs
(4) 寻呼 响应失 败

CSFB 为国际漫 MSC 游提供语音业 …… 务

(3) 寻呼响 应 (IMSI)

BSC

BSC

BSC

LTE

BSC 接收到 IMSI 寻呼响应,会 将其转发给任意 MSC ,若接收 处理的不是 SGs MSC ,寻呼失 败

信 令 流 程
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第二章: CSFB 方案关键信令流程
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CSFB 方案概述 CSFB 终端联合附着 /TAU 流程 CSFB 语音主、被叫叫业务流程

?

?

?

CSFB 通话结束后返回流程

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CSFB 通话结束后的返回流程
终端自主 Fast Return
?

由 GSM 下发 Channel Release 触发:不同终端芯片触发机 制不同,若返回成功,可在 0.5~1.5s 内迅速返回 LTE ,完成 联合 TAU 重新在 LTE 待机
通话过程 中测量 LTE 邻区



挂机,测 与目标 LTE 小区同步、读 量 LTE 邻 LTE 广播、 TAU 区 UE 不可及时间: 0.5~1.5s

挂机,读 2G 广 播, LAU/RAU UE 不可及时间 9~12s

重选至 3G LAU/RAU

UE 不可及时间 2~4s

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测量 LTE 邻区 , 及重选判决

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TAU reject

Combined Attach

与目标 LTE 小区同步、读 LTE 广播、 TAU

UE 不可及时间 2: 百毫秒 ~1s

?

基于广播消息中 LTE 邻区及重选参数配置触发:终端不支持自 主 FR 或 FR 失败时,将在 GSM 驻留,并根据广播消息中异系 统邻区及重选参数配置,直接或经 3G 桥接重选返回 LTE ,耗 时较长并存在多段用户不可及时间,用户体验较差

小区重选

若终端长时间未与 网络联系, TAU 可 能被网络拒绝 ( 原因 值 #10: 隐式分离) , 终端将重新发起联 合附着流程,对用 户体验基本无影响
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不同终端自主 FR 实现机制
海思终端自主 FR 实现机制
仅在 CSFB 通话过程中,逐个测量 LTE 频点 , 根据测量结果判决挂机后是否触发 Fast Return ,不触发则直接在当前 2G 小区驻留
CSFB 通话过程中自主 逐个测量 LTE 频点
挂机时是否 测量到合适 的 LTE 小区

高通终端自主 FR 实现机制
可设置触发 FR 的业务类型,对应业务结束时, 终端测量曾驻留并记忆的 LTE 频点尝试返 回, 2s 内 未搜索到合适小区,则返回原 2G 小区驻留 仅针对回落 2G 建 所有在 2G 结束的 或 立的 CSFB 通话 语音及短信业务
避免频繁触发 增加不可及时延

YES

触发 FR 返回 LTE

驻留当前 GSM 小区 FR 触发 / 返回失败

Channel Release

s

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NO

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YES 接入目标 LTE 小区

Channel Release 触发 FR 返回 LTE

提高返回几率 增加不可及时延

FR 触发失败

2s 内是否测 量到合适的 LTE 小区

NO 返回原 GSM 小区

可能影响 FR 成功率的特别因素 :
用户通话时长过短来不及测量 ? 终端射频测量能力较差
?

可能影响 FR 成功率的特别因素 :
? ?

终端记忆频点未包含现网实际频点 终端记忆频点过多, 2s 内未搜索完全部频点

?

两类终端芯片 FR 实现机制不同,但也存在一些因素对两类终端 FR 成功率均有影响:
?

?

两类终端均以 Channel Release 消息作为触发点, GSM 弱覆盖可能导致终端接收该消息失败而无 法触发 FR FR 返回过程中也可能因 LTE 弱覆盖而导致返回失败

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谢谢!
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附录: EPC 、 EPS 和 SAE 的理解
理解并区分 EPC 、 EPS 和 SAE
EPC 、 EPS 和 SAE 的定义
? ? ?

EPC : Evolved Packet Core , 4G 中演进的核心网;可类比 UMTS 中的 CN EPS : Evolved Packet System ,整个 4G 演进的网络体系全称,可类比 UMTS SAE : System Architecture Evolution ,系统架构演进,与 LTE (Long Term Evolution ,长期演进 ) 对应,是 3GPP 提出的两大研究计划的名称,分别侧重网络架构和无线接入技 术 类比 3G 网络 UMTS =??UE + UTRAN + CN 有 EPS = UE + E-UTRAN +??EPC LTE 和 SAE 两大研究计划对应研究的技术名称分别为 LTE - eUTRAN 和 SAE-EPC ,因此 L TE 和 E-UTRAN 、 SAE 与 EPC 存在着相同的映射关系

三者之间的联系
? ?

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不同场合的运用
?

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E-UTRAN 和 EPC 偏重技术研究,多用于通信领域内部交流,社会认知度较低;因此只有 在进行相关专业技术研究、探讨时使用,以求表达的更专业、更准确 而 LTE 和 SAE 为大众所知,是社会普遍接受的概念,也是目前最常见、最通用的提法。 究其本质,就是 E-UTRAN 和 EPC (LTE 有时还用于代替 EPS ,指整个 4G 网络体系 )

74

附录: LTE 主要规范
物理层规范 36.2XX 高层规范 36.3XX 接口规范 36.4XX 物理层规范 TS Physical layer:General 36.201 description TS Physical channels and 36.211 modulation TS Multiplexing and 36.212 channel coding TS Physical layer 36.213 procedures TS Physical layer: 36.214 Measurements 射频规范 36.1XX 终端一致性规范 36.5XX

物理层综述协议,讲述物理层在协议结构中的位置和作用,物 理层 4 个规范的主要内容和相关关系 主要描述了物理层信道和调制方法,包括物理信道的定义、结 构、帧格式,下行 OFDM 和上行 SC-FDMA 描述,预编码设 计,定时关系等内容 描述传输信道和控制信道的数据处理,包括复用、交织、速率 匹配,信道编码,层 1/ 层 2 控制信息编码 描述物理层过程特性,包括同步,功率控制,随机接入,上下 行共享信道相关过程等 描述物理层测量特性,包括 UE 和 E-UTRAN 的物理层测量, 测量结果上报,切换测量和空闲模式测量等

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附录: LTE 主要规范
高层协议规范 TS 36.300 Overall description 无线接口协议框架总体描述,包括 E-UTRAN 协议框架, 各功能实体功能划分,无线接口协议栈,物理层框架描 述,空口高层协议框架描述, RRC 服务和功能等 MAC 层描述,包括 MAC 层框架, MAC 实体功能, MAC 过程, MAC PDU 格式和定义

TS 36.321 MAC protocol specification

RLC 层描述,包括 RLC 层框架, RLC 实体功能, RLC TS 36.322 RLC protocol specification 过程, RLC PDU 格式和定义 TS 36.323 PDCP specification

RRC 层描述,包括 RRC 层框架, RRC 层对上下层提供 TS 36.331 RRC protocol specification 的服务, RRC 过程, RRC 测量,系统消息定义,连接控 制等 接口系列规范 E-UTRAN 整体架构和整体功能描述,包括 E-UTRAN 框架 TS 36.401 Architecture description 结构,信令和数据传输的逻辑划分,用户面和控制面协议 等 TS 36.413 TS 36.423 S1 AP(Application protocol) X2 AP(Application protocol) S1 接口应用协议,是 S1 接口最主要的协议,包括 S1 接口 信令过程, S1AP 功能, S1AP 过程, S1AP 消息 X2 接口应用协议,是 X2 接口最主要的协议,包括 X2 接口 信令过程, X2AP 功能, X2AP 过程, X2AP 消息 76

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PDCP 层描述,包括 PDCP 层框架, PDCP 实体功 能, PDCP 过程, PDCP PDU 格式和定义

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附录: SRB0 承载的消息
消息名 RRC Connection Reestablishment contention and to re-establish SRB1. The RRCConnectionReestablishmentReject message is used to RRC Connection Reestablishment Reject indicate the rejection of an RRC connection reestablishment request. The RRCConnectionReestablishmentRequest message is used RRC Connection Reestablishment Request to request the reestablishment of an RRC connection. The RRCConnectionReject message is used to reject the RRC RRC Connection Reject connection establishment. The RRCConnectionRequest message is used to request the RRC Connection Request establishment of an RRC connection. RRC Connection Setup The RRCConnectionSetup message is used to establish SRB1. 消息含义 The RRCConnectionReestablishment message is used to resolve

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附录: SRB1 承载的消息( 1 )
消息名
CounterCheck

消息含义

The CounterCheck message is used by the E-UTRAN to indicate the current COUNT MSB values associated to each DRB and to request the UE to compare these to its COUNT MSB values and to report the comparison results to E-UTRAN CounterCheckRespons The CounterCheckResponse message is used by the UE to respond to a CounterCheck message. e The CSFBParametersRequestCDMA2000 message is used by the UE to obtain the CDMA2000 1xRTT Parameters from the network. The UE needs these parameters to generate the CDMA2000 1xRTT CSFBParameters Registration message used to register with the CDMA2000 1xRTT Network which is required to support RequestCDMA2000 CSFB to CDMA2000 1xRTT. The CSFBParametersResponseCDMA2000 message is used to provide the CDMA2000 1xRTT CSFBParameters Parameters to the UE so the UE can register with the CDMA2000 1xRTT Network to support CSFB to ResponseCDMA2000 CDMA2000 1xRTT. The HandoverFromEUTRAPreparationRequest message is used to trigger the handover preparation HandoverFromEUTRA procedure with a CDMA2000 RAT. This message is also used to trigger a tunneled preparation procedure PreparationRequest with a CDMA2000 1xRTT RAT to obtain traffic channel resources for the enhanced CS fallback to (CDMA2000) CDMA2000 1xRTT, which may also involve a concurrent preparation for handover to CDMA2000 HRPD. MeasurementReport MobilityFromEUTRA Command ProximityIndication The MeasurementReport message is used for the indication of measurement results. The MobilityFromEUTRACommand message is used to command handover or a cell change from E?UTRA to another RAT (3GPP or non-3GPP), or enhanced CS fallback to CDMA2000 1xRTT.

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The ProximityIndication message is used to indicate that the UE is entering or leaving the proximity of one or more cells whose CSG IDs are in the UEs CSG whitelist. The RRCConnectionReconfiguration message is the command to modify an RRC connection. It may convey information for measurement configuration, mobility control, radio resource configuration RRCConnection (including RBs, MAC main configuration and physical channel configuration) including any associated Reconfiguration dedicated NAS information and security configuration. RRCConnectionRecon The RRCConnectionReconfigurationComplete message is used to confirm the successful completion of an RRC connection reconfiguration figurationComplete 78

附录: SRB1 承载的消息( 2 )
消息名
RRCConnection ReestablishmentComplete RRCConnectionRelease RRCConnectionSetup Complete SecurityModeCommand SecurityModeComplete SecurityModeFailure UECapabilityEnquiry UECapabilityInformation UEInformationRequest UEInformationResponse

消息含义
The RRCConnectionReestablishmentComplete message is used to confirm the successful completion of an RRC connection reestablishment. The RRCConnectionRelease message is used to command the release of an RRC connection. The RRCConnectionSetupComplete message is used to confirm the successful completion of an RRC connection establishment. The SecurityModeCommand message is used to command the activation of AS security. The SecurityModeComplete message is used to confirm the successful completion of a security mode command. The SecurityModeFailure message is used to indicate an unsuccessful completion of a security mode command. The UECapabilityEnquiry message is used to request the transfer of UE radio access capabilities for E?UTRA as well as for other RATs. The UECapabilityInformation message is used to transfer of UE radio access capabilities requested by the E?UTRAN The UEInformationRequest is the command used by E-UTRAN to retrieve information from the UE.

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The UEInformationResponse message is used by the UE to transfer the information requested by the E-UTRAN. The ULHandoverPreparationTransfer message is used for the uplink transfer of handover related ULHandoverPreparation CDMA2000 information when requested by the higher layers. Transfer (CDMA2000) ( DLInformationTransfer ) The DLInformationTransfer message is used for the downlink transfer of dedicated NAS information. ( ULInformationTransfer ) The ULInformationTransfer message is used for the uplink transfer of dedicated NAS information.

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附录: SRB2 承载的消息
消息名
DLInformationTransfer ULInformationTransfer

消息含义
The DLInformationTransfer message is used for the downlink transfer of dedicated NAS information. The ULInformationTransfer message is used for the uplink transfer of dedicated NAS information.

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附录: NAS 消息的传递
RRCConnectionSetupComplete ( Initial NAS message ) ATTACH REQUEST (包含 pdn 连接) DETACH REQUEST (空闲态下 UE 发起的 detach ) TRACKING AREA UPDATE REQUEST (空闲态下 UE 发 起) SERVICE REQUEST ULInformationTransfer GUTI REALLOCATION COMPLETE AUTHENTICATION RESPONSE AUTHENTICATION FAILURE SECURITY MODE COMPLETE SECURITY MODE REJECT IDENTITY RESPONSE ATTACH COMPLETE DETACH REQUEST (连接态下 UE 发起的 detach ) DETACH ACCEPT (核心网发起的 detach ) TRACKING AREA UPDATE REQUEST (连接态下 UE 发 起) TRACKING AREA UPDATE COMPLETE ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT ACCEPT ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REJECT ACTIVATE DEDICATED EPS BEARER CONTEXT ACCEPT ACTIVATE DEDICATED EPS BEARER CONTEXT REJECT MODIFY EPS BEARER CONTEXT ACCEPT MODIFY EPS BEARER CONTEXT REJECT DEACTIVATE EPS BEARER CONTEXT ACCEPT PDN CONNECTIVITY REQUEST PDN DISCONNECT REQUEST BEARER RESOURCE ALLOCATION REQUEST BEARER RESOURCE MODIFICATION REQUEST RRCConnectionReconfiguration ATTACH ACCEPT TRACKING AREA UPDATE ACCEPT (看有没有业务建立) ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST ACTIVATE DEDICATED EPS BEARER CONTEXT REQUEST The MODIFY EPS BEARER CONTEXT REQUEST DEACTIVATE EPS BEARER CONTEXT REQUEST DLInformationTransfer

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GUTI REALLOCATION COMMAND AUTHENTICATION REQUEST AUTHENTICATION REJECT SECURITY MODE COMMAND IDENTITY REQUEST ATTACH REJECT DETACH REQUEST (连接态下核心网发起的 detach ) DETACH ACCEPT ( UE 发起的 detach ) TRACKING AREA UPDATING REJECT TRACKING AREA UPDATE ACCEPT (看有没有业务建立) SERVICE REJECT MODIFY EPS BEARER CONTEXT REQUEST (只修改 TFT ) PDN CONNECTIVITY REJECT PDN DISCONNECT REJECT BEARER RESOURCE ALLOCATION REJECT BEARER RESOURCE MODIFICATION REJECT

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TAI LIST TYPE
?

v type of list = “010”

TYPE1
8 0

type of list = “000”
5 4 3 2 1 Number of elements MCC digit 1 MCC digit 3 MNC digit 1 TAC 1 TAC 1 (continued) … … TAC k TAC k (continued) 8 0

TYPE3

表中 TACs 属于同一个 PLMN , 但值不连续
7 6 Type of list MCC digit 2 MNC digit 3 MNC digit 2

表中 TAIs 属于不同的 PLMN , 值也是连续的
7 6 5 4 3 2 1 Type of list Number of elements MCC digit 2 MCC digit 1 MNC digit 3 MCC digit 3 MNC digit 2 MNC digit 1 TAC 1 TAC 1 (continued) MCC digit 2 MCC digit 1 MNC digit 3 MCC digit 3 MNC digit 2 MNC digit 1 TAC 2 TAC 2 (continued) … … MCC digit 2 MCC digit 1 MNC digit 3 MCC digit 3 MNC digit 2 MNC digit 1 TAC k TAC k (continued)

TYPE2
8 0

type of list = “001”
4 3 2 1 Number of elements MCC digit 1 MCC digit 3 MNC digit 1 TAC 1 TAC 1 (continued) 5

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表中 TACs 属于同一个 PLMN , 值也是连续的
7 6 Type of list MCC digit 2 MNC digit 3 MNC digit 2

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附录:重选优先级简介
?

v

LTE 系统中引入了重选优先级的概念, 2/3G 系统广播消息中也增加相应字段 ,支持与 LTE 系统基于优先级的小区重选
– 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 RRC Connection Release 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
消息块 SIB3 SIB5 SIB6 SIB7 SIB8 所在域 cellReselectionServingFreqinfo interFreqCarrierFreqLIst carrierFreqListUTRA-TDD carrierFreqListUTRA-FDD carrierFreqsinfoList.commoninfo parametersHRPD..physCellIdList 对应载频 当前载频,即服务小区载频 某个 E-UTRA 异频载频 某个 UTRA-TDD 载频 某个 UTRA-FDD 载频 某个 GERAN 载频 某个 CDMA2000 载频
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2G 系统在 SI2quarter 中广播 LTE 邻区及本小区优先级信息, 3G 系统在 SIB19 中广播

附录:广播消息中的重选参数概 v 述
广播 消息名称 SIB1 SIB3 包含重选信息的字段及主要内容 intraFreqReselection 1. 是否允许系统间重选的开关 1. 在同频、异频、异系统小区重选中全小区通用的重选信息 CellReselectionInfoCommon 2. 异频、异系统小区重选时的一些通用信息 CellReselectionServingFreqInf 3. 同频小区重选的一些通用信息 IntraFreqCellReselectionInfo 1. 同频小区列表 IntraFreqNeighCellList 2. 列表中各小区的相关重选信息 IntraFreqNeighCellInfo 3. 不能用于同频重选的 LTE 同频小区黑名单列表 IntraFreqBlackCellList 1. 系统内异频小区列表 InterFreqNeighCellList 、 2. 列表中各小区的相关重选信息 InterFreqCarrierFreqInfo 3. 不能用于异频重选的 LTE 异频小区黑名单列表 interFreqBlackCellList 1.UTRAN 邻区列表 CarrierFreqListGERAN 2. 列表中各小区相关的重选信息 CarrierFreqUTRA-TDD/FDD

SIB4

SIB5

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SIB6
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1.GERAN 邻区列表 CarrierFreqsInfoListGERAN SIB7 此外在 SIB3 、 5 、 6 、 7 中 还 包含一些小区重选时其它与移动性相关的参数, 如 P-M 2. 列表中各小区相关的重选信息 CarrierFreqsInfoGERAN

ax (终端上行可发送的最大功率)等;这些参数根据所属的 SIB 消息的字段,分别应 用在不同的类型的重选过程中

?

若网络提供终端邻区频点信息,终端可以只对网络提供的频点进行测量,从而加速测 量过程、节省终端耗电;终端也可以仍然选择自行搜索,不使用网络提供的邻区频点 信息,与终端具体实现机制有关

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服务小区 RSRP 的滞后效应,设置是为了增加小区的重选的难 SIB3 小区重选的通用信息 CellReselectionInfoCommon 度 , 避免频繁小区重选导致网络信令负载和终端功耗的增加 SIB3 异频(异系统)小区重选通用信 Threshserving, low 重选至低优先级异频小区时服务小区的门限 息 CellReselectionServingFreqInfo SIB3 异频、异系统小区重选通用信息 CellReselectionPriority 服务小区频率在异频、异系统小区重选的优先级 CellReselectionServingFreqInfo 在 0 到 7 之间取值 SIB5 异频小区载频相关信息 系统内异频邻区频率在异频小区重选的优先级 0 代表优先级最低 InterFreqCarrierFreqInfo SIB3 同频小区重选的相关信息 Sintrasearch 判断是否进行同频小区重选测量的门限 intraFreqCellReselectionInfo SIB3 异频 ( 异系统 ) 小区重选通用信息 SnonIntraSearch 判断是否进行异频小区重选测量的门限 CellReselectionServingFreqInfo S 值:小区选择时的接收功率级别值 一般记为 Srxlev SIB3 同频小区重选的相关信息 Treselectionst-EUTRA 定 义 了同 频 区重选判决的时间间隔。可减少重选振荡 Srxlev = Qrxlevmeas – (Qrxlevmin + Qrxlevminoffset) –小 Pcompensation intraFreqCellReselectionInfo 减少小区重选的次数 , 避免 SIB5 系统内异频小区载频相关信息 Qrxlevmin :该小区最小接入电平 定义了异频小区重选判决的时间间隔。可减少重选振荡 产生”乒乓切换”现象 InterFreqCarrierFreqInfo Qrxlevmeas :测量到的 PCCPCH RSCP 同频小区重选时用于计算服务小区的 S 值,可避免 UE 在接收信 Pcompensation SIB3 = 同 Max 频小( 区重 UE_TXPOWER_MAX_RACH,P_MAX,0 选的相关信息 ) 号电平很低的情况下接入系统 , 而接入后却无法获得满意的服务 Qrxlevmin intraFreqCellReselectionInfo UE_TXPOWER_MAX_RACH : UE 随机接入时, 质量 RACH 允许最大传输功 服务小区最低接入电平 率, P_MAX :终端 RF 最大的发射功率,在确保小区边缘处 UE 有一定的接入 异频小区重选时用于计 算服 务小区 的 S 值,可避免 UE 在接收信 SIB5 异频小区载频相关信息 ( dBm ) 号电 平很低的情 况 下接入系 统 , 而接入后却无法获得满意的服务 成功率时尽可能减小该值,避免基站附近的 UE 对其他用户造成较大的信道间 InterFreqCarrierFreqInfo 质 量 干扰 SIB5 异频小区载频相关信息 Threshx, low/High UE 重选到低 / 高优先级的异频小区时,目标小区的信号门限 InterFreqCarrierFreqInfo SIB4 同频邻区信息 Qoffsetcell 服务小区与同频目标小区的基于小区的偏移量,可减少重选振荡 IntraFreqNeighCellInfo 该值越小 SIB5 异频邻区信息 服务小区与异频目标小区的基于小区的偏移量,可减少重选振荡 进入该小区的倾向性越大 InterFreqNeighCellInfo 服务小区与同优先级的目标异频小区基于频率的偏移值 SIB5 异频邻区信息 Qoffsetfrequency InterFreqNeighCellInfo (同频小区间没有此值) QHyst

附录 : 广播中包含的系统内重选相 v 关重要参数
参数名称 所属广播消息字段 参数含义

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附录: LTE 异系统起测及重选判决 v 准则
? 异系统测量启动
– 异系统频率优先级高于服务小区,或 – 异系统频率优先级低于 / 等于服务小区,且服务小区 SServingCell <= Snonintrasearch (Snonintrasearch :异系统启动测量门限 )

?

重选判决准则
?

– 重选至高优先级 RAT (优先级按频率设置,一般无同优先级的异系统邻区 )
优先级高的 RAT 满足:终端测量到的异系统信号强度 SnonServingCell,x 持续 TreselectionRAT 时间均大于 Threshx, high ,且 UE 已在当前小区驻留 1s 以上 服务小区所在频率、系统内、外高优先级邻区的测量值均不满足上述准则,且在 TreselectionRAT 时间内, SServingCell < Threshserving, low ,且存在低优先级异系统邻 区信号强度 SnonServingCell,x 大于 Threshx, low , 重选时应保证 UE 已在当前小区驻留 1s 以上

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– 重选至低优先级 RAT
?

?

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附录:本网用户开机选网方法
终端开机过程
?

无论自动选网还是手动选网,终端开机后,


步骤 1 :首先会尝试 RPLMN ,该文件中不携带接入技术信息,终端芯片根据预 先设置的接入技术优先级,在搜索信号时优先搜索该 ACT ,一旦成功即驻留,不 会再有后续过程,若不成功,终端则按以下顺序继续搜索 PLMN 列表 步骤 2-1 :若 EHPLMN 列表存在,则根据 EHPLMN 信息和 EFHPLMNwAcT 中 的 ACT 信息搜索 步骤 2-2 :若 EHPLMN 列表不存在,则根据 EFIMSI 中的 HPLMN 和 EFHPLMN wAcT 中的 ACT 信息搜索 步骤 3 :根据 EFPLMNwAcT 中用户设置的 PLMN 和 ACT 优先级进行搜索





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据现有协议,终端开机优选网络需根据要求预先在芯片中设定通过 RPLMN 、 EHPLMN 、 HPLMN 可以实现本网用户的开机选网用户设置的 UPLMN 无法控制,属于用户行为

87

附录:漫游用户开机选网方法 (1)
漫游用户通过 RPLMN 、 EHPLMN 、 HPLMN 选网失败后,会继续尝试以下方式 关键点选网 1 步骤 4 : EFOPLMNwACT 文件中运营商控制的 PLMN+ACT ,若该文件中包含中
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国移动 PLMN+ACT ,并位于国内其他运营商之前,则可实现在 CMCC 网络驻留

优先级由高到低的 PLMN+ACT 信息

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接入技术填写方式, LTE 以 E-UTRAN 标识, 未进行 TD-LTE 和 LTE-FDD 的区别

举例:如果 EFOPLMNwACT 中依次写有 46000 、 46001 ,则优选中国移动 的网络,如果终端设置优选 E-URTAN ,则优选中国移动的 TD-LTE
88

附录:漫游用户开机选网方法 (2)
?

若漫游用户通过 OPLMN 未成功选网,则继续下面流程
?

关键点 2

步骤 5 :根据以下较好信号质量要求, MS 应当搜索其所支持的所有接 入技术后,再随机选择 PLMN/access technology combination
? ? ? ?

GSM: signal level 大于 -85 dBm.

UTRAN FDD: primary CPICH RSCP 大于等于 -95 dBm UTRAN TDD: P-CCPCH RSCP 大于等于 -84 dBm E-UTRAN: RSRP 大于等于 -110 dBm

?

步骤 6 : MS 搜索其所支持的所有接入技术后,对于信号强度不满足要 求的其他小区,在每种接入技术内按信号降序排列,最终哪种接入技术 优先级最高属于终端实现范畴

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改进方法

步骤 5 中,基本能保证各接入技术之间公平选网,但需进一步明确要求终端芯片公平 对待 FDD-LTE 和 TD-LTE ,在搜索时,将 FDD-LTE 和 TD-LTE 全部进行搜索 步骤 6 中,可补充要求终端最终随机选择接入技术
89

附录: CSFB UE 关机去附着流程
去附着流程根据触发的网元分为 UE 发起的去附着, MME 发起的去附着以及 HSS 发 起的去附着, UE 发起的去附着流程如下:
UE 1. Detach Request 2. Step 2 to step 10 of the UE-initiated Detach procedure for E-UTRAN as specified in TS 23.401 3. IMSI Detach Indication 4. Remove SGs association MME MSC/VLR HSS

LTE

5. Detach Accept

6. Step 12 to step 14 of the UE-initiated Detach procedure for E-UTRAN as specified in TS 23.401

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UE

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①② ⑤⑥

MME

MME 映射出 MSC

EPC

SGs ③④

HLR/HSS 2G/3G 核心网

MSC

UE 向 MME 发送 Detach Request 消息要求去附着,类型为 combined EPS and IMSI Detach
● ●

MME 要处理 UE 的 EPS detach 请求

MME 发送 SGsAP-IMSI-DETACH-INDICATION (IMSI, IMSI detach from non-EPS service type) 消息给 MSC/VLR ,如果 MSC 收到该消息后,发现没有该 UE 的 SGs 关联信息,将丢弃该消 息


MSC/VLR 删除与该 UE 相关的 MME 的 SGs 关联
● ●

MME 发送 Detach Accept 消息给 UE

90

无线承载分类
基本概念 无线承载的分类

根据承载内容分类
?

数据承载为 DRB ,通过 eNB 为其分配的 PDSCH 来承载 信令承载通过 SRB , LTE 中有三类 SRB


?

每种 SRB 可承载信令内容见附录

SRB0 :承载 RRC 消息,映射到 CCCH 信道



SRB1 :承载 RRC 消息,也可承载 NAS 消息,映射到 DCCH 信道 SRB2 :承载 NAS 消息,映射到 DCCH 信道 信令





UE 的消息其他承载方式 RRC 连接未建立时,由 SRB0 承载 RRC 信令; SRB2 未建立时,由 SRB1 承载 NAS NAS

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NAS 消息种类见附录
?

由于带宽增加,数据传输性能增强, LTE 的 RRC 消息的数据携带能力显著提升; 因此 LTE 中所有 NAS 消息可填充在 RRC 消息中携带传输,进一步精简了信令流程 NAS 消息通过以下四条 RRC 消息传递:


?

91

附录 :LTE 信道映射

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UE 不同 RRC 状态说明
基本概念 UE 工作模式与状态

RRC 状态
状态 PLMN 选择 接收系统广播消息和寻呼 RRC_IDLE 行为 空闲态 DRX (即寻呼周期,现网建议配置为 1.28s ) 邻小区测量(仅测量广播消息中配置的邻区) 小区重选(系统内、系统间)及跟踪区更新(空闲态移动性管理) UE 在当前 TA 范围内可获得唯一标识 eNodeB 内无终端上下文(用户未执行任何业务) , 无 RRC 连接 网络侧有 UE 的上下文信息 网络侧知道 UE 所处小区 网络和终端间可以传输数据 网络控制终端的移动性(通过重定向、切换等互操作机制) RRC_CONNECTED 邻小区测量(由网络通过测控命令控制) 存在 RRC 连接 : ?UE 可以从网络侧收发数据 ?监听共享信道上指示控制授权的控制信令 ?UE 可以上报信道质量给网络侧 ?UE 可以根据网络配置进行连接态 DRX

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