LTE附著流程及UE位置管理

1、1Contents一、LTE網絡結構及相關概念介紹二、UE to Net：系統(tǒng)廣播小區(qū)選擇初始接入附著(去附著)服務請求(通信會話)三、UE位置管理2總體網絡結構3接入網(E-UTRAN)：僅由eNode B構成eNB功能：傳送用戶數(shù)據和相應的用戶平面控制幀，無線接入承載控制、操作維護等功能4核心網(EPC)主要邏輯邏輯網絡實體uMME：是一個信令實體，主要負責移動性管理、承載管理、用戶的鑒權認證、SGW和PGW的選擇等功能uS-GW：主要負責用戶面處理，負責數(shù)據包的路由和轉發(fā)等功能，支持3GPP不同接入技術的切換，發(fā)生切換時作為用戶面的錨點； (1UE1SGW)uPDN-GW：EPS錨點，即

2、是3GPP與non-3GPP網絡間的用戶面數(shù)據鏈路的錨點，負責管理數(shù)據路由，管理接入間的移動，還負責DHCP、策略執(zhí)行、計費等功能uHSS(歸屬用戶服務器)：核心網主要數(shù)據庫，包括用戶相關信息 HLR(歸屬位置寄存器) ：是HSS的一部分uPCRF(策略和計費規(guī)則功能) ：業(yè)務流檢測、策略實施、基于流付費的功能實體5概念介紹(1)：終端狀態(tài)電路交換：兩種真正有用的狀態(tài)(“連接”和“非連接”)分組交換：增加了中間狀態(tài)，在會話建立但是在一段時間沒有激活的階段，中間狀態(tài)將允許網絡以更有效的方式管理資源。電路交換則不能提供，因為電路交換中“連接”就意味著具有以一定的速率和時延來保證服務質量的能力為實現(xiàn)

3、上述目的，標準中引入兩個終端狀態(tài)機62G-GPRS中的終端狀態(tài)73G-UMTS中的終端狀態(tài)8EPS中的終端狀態(tài)：DETACHED、IDLE、ACTIVELTE-DETACHED：UE開機但沒有向網絡注冊，可能因為沒注冊或無適合可用的網絡下注冊失敗LTE-IDLE：UE已注冊到網絡，但未激活，處于低功耗模式下。分組核心域已經了解到UE的位置，如有服務建立，UE能在非常短時間內切換到ACTIVE模式，繼續(xù)先前激活的數(shù)據會話。LTE-ACTIVE：UE和網絡實際交換數(shù)據和信令的惟一一個激活狀態(tài)92G、3G和LTE網絡終端狀態(tài)的聯(lián)系與區(qū)別2G-GPRS的IDLE、READY、STANDBY，與LTE-

4、DETACHED、IDLE、ACTIVE的功能相同，狀態(tài)之間的遷移也相似。惟一區(qū)別：LTE僅有一種狀態(tài)機惟一使用分組核心網絡域中來支持所有的業(yè)務。2G/3G系統(tǒng)的MM層實際支持兩種狀態(tài)機，分別用于CS和PS域。3G-UMTS的狀態(tài)機制，在UE使用共享信道時，可以使用為用戶優(yōu)化資源管理，但結構復雜，設計、實現(xiàn)和運營增加了復雜度。10概念介紹(2)：承載服務的架構承載服務：主要是給提供控制信令、用戶平面?zhèn)鬏敽蚎oS管理等各個方面的功能提供功能如下：IP端到端業(yè)務流的QoS聚合IP頭壓縮UE加密對高優(yōu)先級的分組進行優(yōu)先處理向UE提供可接受的QoS信息11概念介紹(3)：EPS承載EPS承載：是匯聚U

5、E與PDN-GW間的一個或多個業(yè)務數(shù)據流(Service Data Flow，SDF)的邏輯聚合，包括s5、s1、無線承載EPS默認承載： UE連接分組數(shù)據網絡時建立的。默認承載可簡單地理解為一種提供盡力而為IP連接的承載。EPS專用承載：對某些特定業(yè)務所使用的SAE承載12Contents一、LTE網絡結構及相關概念介紹二、UE to Net：系統(tǒng)廣播小區(qū)選擇初始接入附著(去附著)服務請求(通信會話)三、UE位置管理13網絡接入過程(1)：信息廣播廣播作用：使UE了解當前存在哪些網絡、哪些可用技術、運營商、信道和參數(shù)連接網絡等信息E-UTRAN廣播信道類型：廣播信道BCH、下行鏈路共享信道D

6、L-SCHBCH：傳輸關鍵信息，采用固定調度和傳輸方式進行廣播，每40ms刷新一次。該信道所廣播的信息稱為MIB(主信息塊主信息塊)，包括以下關鍵參數(shù)(下行系統(tǒng)帶寬天線數(shù)參考信號發(fā)射功率)DL-SCH：傳輸其它一些關鍵度略低的信息，廣播周期較靈活。該信道所廣播的信息包含在調度單元調度單元(SU)結構中，SU由一個或多個系統(tǒng)信息塊系統(tǒng)信息塊(SIB)組成，第一個SU稱為SU-1(每80ms廣播一次)，SU-1包括以下關鍵參數(shù)(當前小區(qū)識別碼跟蹤區(qū)域碼小區(qū)所屬網絡識別碼小區(qū)禁用狀態(tài)其它)。 14系統(tǒng)信息廣播的消息流15網絡接入過程(2)：小區(qū)選擇小區(qū)選擇：UE選合適的小區(qū)進行駐留以便執(zhí)行網絡注冊選

7、擇參考標準考慮以下4類信息：運營商。技術。無線標準。1. 小區(qū)狀態(tài)。運營商可以靈活改變一個小區(qū)的狀態(tài)，來允許或禁止用戶選擇或重新選擇一些小區(qū)。正常情況下，對于處于服務中的小區(qū)，小區(qū)狀態(tài)被設置為“非禁用非禁用”和“非預留非預留”。而“禁用禁用”狀態(tài)指UE在緊急情況下也不能選擇該小區(qū)。“為運營商預留為運營商預留”狀態(tài)意味著該小區(qū)為運營商保留，只有專門類型的用戶(運營商)才可以對小區(qū)進行選擇16網絡接入過程(3)：初始接入為了注冊到網絡，UE需經過初始接入過程。該過程利用隨機接入技術，使UE能與網絡建立一個RRC連接。E-UTRAN定義兩類取隨機接入遠程：基于競爭的隨機接入基于非競爭的隨機接入17網

8、絡接入過程(4)：附著Attach概念：UE進行實際業(yè)務前的在網絡中注冊過程，是一個必要的過程，用戶只有在附著成功后才可以接收來自網絡的服務。急緊呼叫則不需要附著過程，急緊呼叫在實際應用中不被認為是一種服務。附著過程始終由UE發(fā)起， UE開機時觸發(fā)當UE完全離開網絡覆蓋一段時間，則需重新附著附著過程，將完成的工作：用戶與網絡相互鑒權相互鑒權，UE與MME建立MM上下文MME為UE建立默認承載默認承載UE獲得網絡側分配的IP地址用戶位置登記臨時臨時身份標識(S-TMSI)的分配(避免在網絡上傳輸IMSI，防止攻擊者跟蹤用戶的位置及活動狀況)181920網絡接入過程(4)：去附著Detach當UE

9、不需要或不能夠繼續(xù)附著在EPS網絡時，將發(fā)起去附著兩種類型：顯式，網絡或UE明確地請求去附著，并互相用信令通知對方，如：用戶關機、運營商將用戶從網絡中移除隱式，當UE與網絡失去通信一段時間后，每一方都隱式認為不在處于激活狀態(tài)，其目的是在UE從覆蓋網絡中消失或無法執(zhí)行顯式注銷，避免網絡為用戶保持上下文和資源。網絡側發(fā)起的去附著可由MME發(fā)起(指UE與網絡長時間沒有交互)或HSS發(fā)起(用戶復簽約信息、計費信息等方面的原因)。2122網絡接入過程(5)： 服務請求Service RequestUE發(fā)起的服務請求：請求網絡提供無線承載，它對應于開始數(shù)據會話或激活新業(yè)務。UE從IDLE狀態(tài)轉換到ACTI

10、VE狀態(tài)。23網絡接入過程(5)： 服務請求網絡發(fā)起的服務請求：激活專用承載，UE處在ACTIVE狀態(tài)時的業(yè)務激活。24Contents一、LTE網絡結構及相關概念介紹二、UE to Net：系統(tǒng)廣播小區(qū)選擇初始接入附著(去附著)服務請求(通信會話)三、UE位置管理25位置管理(1)：IDLE移動性-小區(qū)重選原則小區(qū)重選原因：UE的移動性，以及無線環(huán)境的波動性（信號強度和干擾水平的變化），重選為了保證UE駐留在最佳小區(qū)中原則：小區(qū)選擇標準由每個UE所采用的無線測量結果和網絡所提供的參數(shù)以及部分系統(tǒng)信息進行評估26位置管理(1)：終端位置管理2G和3G位置區(qū)域的相關概念：小區(qū)cell：提供最準確

11、的的位置信息位置區(qū)Location Area (LA)：CS核心網域MSC/VLR支持的區(qū)域類型路由區(qū)Routing Area：PS核心網域，與LA對等，LA可包含多個RAURA (UTRAN Registration Area)：管理UTRAN終端位置，與核心網LA和RA無關，URA由接入網管理27終端位置管理:LTE的終端位置管理跟蹤區(qū)域Tracking Area (TA)：定義為一組連續(xù)的小區(qū)，每個TA都有自己唯一的識別碼TAI (Tracking Area Identity)，而且跟蹤區(qū)域不能相互重疊（小區(qū)是可以有重疊區(qū)域的）TAI是廣播信息的一部分，當網絡需要邀請UE加入時，會在所屬

12、的TA中的小區(qū)發(fā)送尋呼消息LTE_IDLE時網絡對UE位置的知識精度為TATA的規(guī)劃是一個常見的網絡工程問題，是網絡信令負荷和無線尋呼負荷的折中：如果TA太小，UE移動會帶來大量的TA更新過程和很高的信令開銷如果TA太大，則TA中的所有小區(qū)都必須處理較高的尋呼信道業(yè)務量負荷。UE發(fā)送TA信令的3種情況：UE初始注冊UE在網絡中移動改變了TA周期性更新UE所在的當前TA，目的是如果UE離開覆蓋區(qū)，核心網就不會為該UE保持EPS承載28終端位置管理多TA注冊UE注冊到多個TA中，為了優(yōu)化網絡和IDLE模式UE間的信令交換負荷，有助于降低位于跟蹤區(qū)邊緣的UE進行TA更新的次數(shù)29跟蹤區(qū)域更新TAU

13、(Tracking Area Update)TAU：由于UE的移動，UE改變MME和S-GW節(jié)點適用范圍：EPS和EPS網絡間的移動、EPS和2G/3G網絡間的移執(zhí)行的操作：承載路徑更新。默認承載需要更新，可能會需要在UE和新S-GW創(chuàng)建新的承載從舊MME到新MME的用戶上下文的傳遞。允許新MME從舊MME獲取用戶的上下文信息，上下文的信息劊包括用戶IMSI和用戶數(shù)據等HSS數(shù)據庫更新。新MME的身份標識和IP的更新30TAU實例31網絡實體間交換-消息流32位置管理(2)： ACTIVE模式下UE的移動性(切換)可能產生切換的原因：干擾增加和UE的移動導致無線環(huán)境惡化，如果無法及時切換到合適的小區(qū)可能產生掉話負載均衡UE所使用或語境的業(yè)務需要網絡共享，運營商間的網絡可以讓漫游用戶使用切換過程完全由網絡控制切換以及目標小區(qū)和技術的選擇，由當前eNB根據eNB和UE的測量結果來決定切換遵循的原則：先建后斷分組數(shù)據轉發(fā)33切換代表性的切換過程：有X2支持的E-UTRAN內的移動無