LTE 协议原理介绍 中兴通讯学院.

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1 LTE 协议原理介绍 中兴通讯学院

2 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

3 LTE整体架构 + = 移动性管理 服务网关 MME/SGW 和 eNodeB之间的接口 EPS eNodeB之间的接口 EPC RNC
E-UTRAN X2 X2 X2 eNodeB之间的接口 eNodeB eNodeB

4 接入层和非接入层 接入层：RRC以下的都是接入层；RRC以上的都是非接入层。
无线网络层能理解的，都是接入层，不需要无线网络层解析的是非接入层消息。 接入层就是UE和核心网之间需要读懂的东西

5 控制面协议架构 UE eNode-B MME NAS功能如下: 认证、鉴权 安全控制 移动性管理 寻呼发起 RRC功能如下: 广播 寻呼
链路管理 无线承载控制 移动性管理 UE测量上报和控制 PDCP 执行数据加密和完整性保护功能 UE eNode-B MME

6 用户面协议架构 SAE Gateway UE eNode-B MME PHY层(L1)功能如下: PDCP 功能如下： 无线接入 头压缩
功率控制 MIMO PDCP 功能如下： 头压缩 加密 SAE Gateway RLC 层功能如下： 上层PDU的传输 ARQ 包分段和重组 MAC 层功能如下: 调度 HARQ 逻辑信道优先级管理 逻辑信道与传输信道的映射 RLC PDU的复用与解复用 UE eNode-B MME

7 层2包含如下子层：MAC， RLC 和 PDCP
层2结构 层2包含如下子层：MAC， RLC 和 PDCP RRC Layer 3 PDCP Layer 2 RLC MAC Layer 1 PHY

8 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

9 无线帧结构-FDD 每个10ms无线帧被分为10个子帧 每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5ms
#0 1个无线帧 Tf = TS = 10 ms 1个时隙 Tslot=15360×TS=0.5ms #1 1个子帧 …… #2 #17 #18 #19 每个10ms无线帧被分为10个子帧 每个子帧包含两个时隙，每时隙长0.5ms Ts=1/(1500*2048) 是基本时间单元 任何一个子帧即可以作为上行，也可以作为下行

10 无线帧结构-TDD 每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成
1个子帧 子帧 #5 DwPTS GP UpPTS … 子帧 #9 1个半帧 TS = 5 ms 子帧 #0 30720TS 子帧 #4 1个时隙 Tslot=15360TS 1个无线帧 Tf = Ts = 10 ms 对于TDD，同一个时刻，一个子帧要么分配给下行，要么分配给上行。 子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送 支持5ms和10ms的切换周期 每个10ms无线帧包括2个长度为5ms的半帧，每个半帧由4个数据子帧和1个特殊子帧组成 特殊子帧包括3个特殊时隙：DwPTS，GP和UpPTS，总长度为1ms 支持5ms和10ms上下行切换点 子帧0、5和DwPTS总是用于下行发送

11 无线帧结构-TDD（续） DwPTS（Downlink Pilot Time Slot）
PSS 也可用于传输PCFICH、PDCCH、PHICH、PDSCH和P-SCH等。 UpPTS（Uplink Pilot Time Slot） SSS SRS PRACH  preamble format 4 GP（Guard Period） 上/下行保护 其它小区的下行信号对本小区的上行信号之间的干扰 下行到上行转换时间（20us） 基站由发射到接收所需要的转换时间 终端由接收到发射所需要的转换时间

12 无线帧结构-TDD（续2） 上行到下行转换时间（20us）  通过定时提前获得 基站由接收到发射所需要的转换时间
终端由发射到接收所需要的转换时间

13 Switch-point periodicity Extended cyclic prefix
上下行配比方式 Uplink-downlink configuration Downlink-to-Uplink Switch-point periodicity Subframe number 1 2 3 4 5 6 7 8 9 5 ms D S U 10 ms “D”代表此子帧用于下行传输，“U” 代表此子帧用于上行传输，“S”是由DwPTS、GP和UpPTS组成的特殊子帧。 特殊子帧中DwPTS和UpPTS的长度是可配置的，满足DwPTS、GP和UpPTS总长度为1ms 。 Configuration Normal cyclic prefix Extended cyclic prefix DwPTS GP UpPTS 3 10 1 OFDM symbols 8 1 9 4 2 11 12 7 2 OFDM 5 6 -

14 资源分组 资源单位 RE (Resource Element) RB ( Resource Block)
最小的资源单位，时域上为1个符号，频域上为1个子载波 RB ( Resource Block) 业务信道的资源单位，时域上为1个时隙，频域上为12个子载波 资源单位 REG ( Resource Element Group) 为控制信道资源分配的资源单位，由4个RE组成 CCE ( Channel Control Element) 为PDCCH资源分配的资源单位，由9个REG组成 RBG ( Resource Block Group) 为业务信道资源分配的资源单位，由一组RB组成

15 物理资源图 下行物理资源图 上行物理资源图

16 逻辑信道 MAC向RLC以逻辑信道的形式提供服务。逻辑信道由其承载的信息类型所定义，分为CCH和TCH，前者用于传输LTE系统所必需的控制和配置信息，后者用于传输用户数据。LTE规定的逻辑信道类型如下： BCCH信道，广播控制信道，用于传输从网络到小区中所有移动终端的系统控制信息。移动终端需要读取在BCCH上发送的系统信息，如系统带宽等。 PCCH，寻呼控制信道，用于寻呼位于小区级别中的移动终端，终端的位置网络不知道，因此寻呼消息需要发到多个小区。 DCCH，专用控制信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的控制信息。该信道用于移动终端单独的配置，诸如不同的切换消息 MCCH，多播控制信道，用于传输请求接收MTCH信息的控制信息。 DTCH，专用业务信道，用于传输来去于网络和移动终端之间的用户数据。这是用于传输所有上行链路和非MBMS下行用户数据的逻辑信道类型。 MTCH，多播业务信道，用于发送下行的MBMS业务

17 传输信道 对物理层而言，MAC以传输信道的形式使用物理层提供的服务。 LTE中规定的传输信道类型如下：
BCH：广播信道，用于传输BCCH逻辑信道上的信息。 PCH：寻呼信道，用于传输在PCCH逻辑信道上的寻呼信息。 DL-SCH：下行共享信道，用于在LTE中传输下行数据的传输信道。它支持诸如动态速率适配、时域和频域的依赖于信道的调度、HARQ和空域复用等LTE的特性。类似于HSPA中的CPC。DL-SCH的TTI是1ms。 MCH：多播信道，用于支持MBMS。 UL-SCH：上行共享信道，和DL-SCH对应的上行信道

18 物理信道和信号 下行物理信道 下行物理信号 物理信道 一系列资源粒子（RE）的集合，用于承载源于高层的信息 物理信号
一系列资源粒子（RE）的集合，这些RE不承载任何源于高层的信息 下行物理信道 PDSCH PBCH PMCH（ R8协议暂不支持） PCFICH PDCCH PHICH 下行物理信号 同步信号（Synchronization Signal） 导频信号（RS） 上行物理信道 PUSCH PUCCH PRACH 上行物理信号 DMRS（PUSCH、PUCCH解调参考信号） Sounding信号

19 LTE上行/下行信道及映射关系 下行信道 上行信道 逻辑信道 传输信道 物理信道 逻辑信道 传输信道 物理信道 BCCH PCCH CCCH
DCCH DTCH MCCH MTCH 逻辑信道 传输信道 BCH PCH DL-SCH MCH 物理信道 PBCH PDSCH PMCH 上行信道 CCCH DCCH DTCH 逻辑信道 ASN.1：ASN.1是一种 ISO/ITU-T 标准，描述了一种对数据进行表示、编码、传输和解码的数据格式。它提供了一整套正规的格式用于描述对象的结构，而不管语言上如何执行及这些数据的具体指代，也不用去管到底是什么样的应用程序。 在任何需要以数字方式发送信息的地方，ASN.1 都可以发送各种形式的信息（声频、视频、数据等等）。ASN.1 和特定的 ASN.1 编码规则推进了结构化数据的传输，尤其是网络中应用程序之间的结构化数据传输，它以一种独立于计算机架构和语言的方式来描述数据结构。 传输信道 RACH UL-SCH 物理信道 PRACH PUCCH PUSCH

20 下行物理层过程-小区搜索 小区搜索用于UE获得跟一个Cell的时间/频率同步，并获取Cell的物理层小区ID。 小区搜索的过程如下：
依赖于主同步信号，UE可以获得5ms的基准时间； 依赖于辅同步信号，UE可以获得帧同步和物理层的小区组； 依赖于参考信号，UE可以获得物理层的小区ID； UE获得物理层小区ID和帧同步后，UE就可以在BCH上读取系统消息）。

21 下行物理层过程-下行同步预备知识 小区ID 同步信号的时/频位置 小区ID：共504个，由组ID和组内ID组成，即
Cell (sector)

22 下行物理层过程-下行同步过程 同步信号分为主同步信号（PSS）和辅同步信号（SSS）。 同步过程如下： 检测PSS，完成 检测SSS，完成
半帧定时，即获得半帧（5ms）边界 频偏校正 并获得组内ID  利用3条ZC序列区分3个组内ID 检测SSS，完成 长/短CP检测（符号同步） 盲检测 帧定时，即获得帧（10ms）边界  SSS由两条短码序列交叉组成，用不同的顺序区分两个半帧 并获得组ID

23 上下行功率控制 下行功率控制从RRC的角度看，只需要配置公共信道的发射功率即可，而目前对于公共信道的发射功率是和小区的覆盖半径相关，由网规人员依据链路预算确定，通过后台配置。对于PDCCH、PHICH、PDSCH的功率由MAC层基于用户的无线环境、数据量的大小和剩余功率资源动态决定。 上行功率控制用来控制不同上行物理信道的发射功率。

24 功率控制原理与分类 开环功率控制 确定UE发射功率的一个起始发射功率，作为闭环功控调整的基础 闭环功率控制
eNode B通过测量PUCCH/PUSCH/SRS信号的SINR，然后把SINR和SINRtarget比较决定TPC command (通知的是power step size )，并通过PDCCH通知到UE，决定相应子帧的上行发送信号的发射功率。 外环：根据信道环境的变化，调整接收信号的SINR目标值 内环：解决损耗以及远近效应的问题，使接收信号保持固定的SINR

25 上行物理层过程-随机接入 随机接入过程用于下列情况: 基于竞争的随机接入 RRC_IDLE状态下的初始接入 无线链路出错后的初始接入
切换时进行接入 RRC_Connected 上行失步时，下行数据到达 上行失步时，上行数据到达 基于竞争的随机接入 适用于上面多列出的几种情况 手机在广播的前导集合中随机选取一个前导码 当两个手机选取同一个前导码时，竞争发生 通过四个步骤完成，第四步用于解决冲突 基于非竞争的随机接入 在切换过程或下行链路数据到达时 手机所用的前导码是由基站分配的 随机接入过程通过三步完成，无须解决冲突

26 基于竞争的随机接入 1.UE在RACH上发送随机接入前缀 2.eNB的MAC层产生随机接入响应，并在DL-SCH上发送
3.UE的RRC层产生RRC Connection Request 并在映射到UL –SCH上的CCCH逻辑信道上发送 4.RRC Contention Resolution 由eNB的RRC层产生，并在映射到DL –SCH上的CCCH or DCCH(FFS)逻辑信道上发送

27 基于非竞争的随机接入 1. eNB通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀（non-contention Random Access Preamble ），这个前缀不在BCH上广播的集合中。 2. UE在RACH上发送指派的随机接入前缀。 3. eNB的MAC层产生随机接入响应，并在DL-SCH上发送。

28 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

29 MAC层介绍 MAC层位于LTE无线接入层的L2层(L2还包括RLC和PDCP)
用于为用户分配无线资源（时间、频率（RB数目及位置）、发射层数（Layer）、天线数和发射功率） 在E-Node B和UE中都有，但功能不同

30 MAC层功能说明 UE侧 eNode-B侧 逻辑信道与传输信道之间的映射 MAC SDU复用/解复用 MAC PDU HARQ
缓存状态报告(BSR) eNode-B侧 MAC SDU复用/解复用 MAC PDU 不同优先级的UE调度(动态调度, 半持久调度) 传输格式选择(MCS) 同一UE或多个UE之间逻辑信道的优先级处理

31 MAC层结构概述 RLC PHY MAC层结构

32 MAC层功能图示 信道映射 复用 解复用 MAC 纠错(HARQ) TX格式选择 UE优先级处理 逻辑信道优先级 调度信息上报

33 MAC子层的功能

34 MAC层的相关业务 数据传输 HARQ反馈信令 调度请求信令 测量 RLC MAC 无线资源分配 PHY 物理层提供的业务 提供给上层的业务

35 MAC层关键技术-快速调度 基本概念: 快速调度即快速服务。 调度原则：
最大C/I调度算法 (Max C/I)：系统跟踪每个用户的无线信道衰落特征，依据无线信道C/I的大小顺序，确定给每个用户的优先权，保证每一时刻服务的用户获得的C/I都是最大的； 公平调度算法 Round Robin(RR)：即轮询方式，公平性最好，吞吐量最低； 部分公平调度算法 (PF)：既照顾到大部分用户的满意度，也能从一定程度上保证比较高的系统吞吐量，是一种实用的调度方法。

36 MAC层关键技术-快速调度-分类 根据资源占用时间: 持久性调度(静态调度) 半持久性调度(半静态调度) 动态调度 持久的占用资源
每个Mx TTI占用Nx个 RB。重传时采用动态 调度。 在VoIP中, 每20 个 TTI占用2 个RB. 根据信道状态，缓存区 状态和剩余资源决定

37 MAC层关键技术-快速调度-分类（续1） 根据复用模式进行动态调度: 时域调度(TDM) 频域调度(FDM) 空域调度(SDM)
占用部分或全部RB 资源 根据复用模式进行动态调度: 时域调度(TDM) 频域调度(FDM) 空域调度(SDM) 占用部分或全部TTI 占用部分或全部 的 RB/TTI资源， 但仅占用部分天 线资源

38 MAC层关键技术-快速调度-分类（续2） 动态调度根据公平性和吞吐率分类: 轮巡(RR) MAX-C/I (MAX-TB)
公平性最差， 吞吐量最高 公平性最好， 吞吐量最低 动态调度根据公平性和吞吐率分类: 轮巡(RR) MAX-C/I (MAX-TB) 普通比例公平(G-PF) Torsten比例公平(T-PF) 公平性较好且 吞吐率较高 和G-PF相比，较高公 平性，较高吞吐量

39 MAC层关键技术-快速调度-分类（续3） 选择具有最大公平因子（FF）的UE: 轮巡(RR) MAX-C/I (MAX-TB)
普通比例公平 (G-PF) Torsten比例公平 (T-PF)

40 MAC层关键技术-快速调度-分类（续5） 动态调度根据频率选择分类(FS): 宽带调度(non-FS) 子带调度(FS) 操作简单，但不能充
分利用信道状态，系 统性能较差。 操作复杂，但能充分利用 信道状态，系统性能较好。

41 MAC层关键技术-快速调度-分类（续6） QoS有保证 动态调度根据QoS分类: QoS 调度 BE 调度 QoS无保证

42 MAC关键技术-AMC 时域AMC 频域AMC 空域AMC AMC：自适应调制编码

43 MAC关键技术-AMC原则 QPSK, 16QAM 和 64QAM “连续的”编码速率( ）

44 MAC层关键技术-HARQ HARQ = FEC + ARQ，即前向纠错FEC和重传ARQ相结合的技术。
N通道停等机制(FDD上行: 8; FDD下行: 1 – 8; TDD上行: 与时隙配置和固定数目有关; TDD下行: 与时隙配置有关) HARQ合并方式: CC/FIR/PIR 同步HARQ和异步HARQ 自适应HARQ和非自适应HARQ LTE中的HARQ技术采用增量冗余（Incremental Redundantcy，IR）HARQ,即通过第一次传输发送信息bit和一部分冗余bit，而通过重传（Retransmission）发送额外的冗余bit，如果第一次传输没有成功解码，则可以通过重传更多冗余bit降低信道编码率，从而实现更高的解码成功率。如果加上重传的冗余bit仍然无法正常解码，则进行再次重传。随着重传次数的增加，冗余bit不断积累，信道编码率不断降低，从而可以获得更好的解码效果。

45 MAC层关键技术-下行链路失步自适应 为了充分利用信道资源, eNode B在收到UE的ACK/NACK消息之前可以发送新数据块

46 MAC层关键技术-上行链路同步自适应HARQ
同步自适应: eNode B给UE发射NACK且发射PDCCH Format 0表示UE应在这次新分配的RB上重传

47 MAC层关键技术-上行链路同步非自适应HARQ
同步非自适应: eNode B给UE发射NACK且不发射PDCCH Format 0表示UE应在上次分配的RB上重传

48 逻辑信道与传输信道的映射 上行链路 下行链路 逻辑信道 传输信道 CCCH DCCH DTCH PCCH BCCH CCCH DCCH
RACH UP-SCH PCH BCH MCH DL-SCH

49 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

50 RLC层框架

51 RLC层功能

52 RLC层相关业务 MAC RLC PDCP 透明模式TM数据传输 数据传输 非确认模式UM数据传输 传输机会 确认模式AM数据传输，重传指示
RLC PDU总大小 透明模式TM数据传输 非确认模式UM数据传输 确认模式AM数据传输，重传指示 4.3.1 Services provided to upper layers The following services are provided by RLC to upper layer (i.e. RRC or PDCP): - TM data transfer; - UM data transfer; - AM data transfer, including indication of successful delivery of upper layers PDUs. 4.3.2 Services expected from lower layers The following services are expected by RLC from lower layer (i.e. MAC): - data transfer; - notification of a transmission opportunity, together with the total size of the RLC PDU(s) to be transmitted in the transmission opportunity.

53 透明模式TM RLC实体通过逻辑信道透传RLC PDU, 如BCCH, DL/UL CCCH和PCCH信道

54 非确认模式UM RLC实体在非确认模式通过逻辑信道收发RLC PDU, 如DL/UL DCCH, DL/UL DTCH和MCCH/MTCH信道 与3G相比, UM模式不支持加密/解密功能，该功能在PDCP层处理

55 确认模式AM RLC实体在确认模式通过逻辑信道收发RLC PDU, 如DL/UL DCCH和DL/UL DTCH信道

56 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

57 PDCP层概述 E-UTRAN的各层协议结构是按照一个通用的协议模型来设计的，这样可以使层间和平面间在逻辑上互相独立，便于协议栈和协议平面的未来的修改。从协议平面的角度来看协议结构主要包括两层：无线网络层（RNL）和传输网络层（TNL ） PDCP是一个功能实体，它将传输网络层的传输技术与E-UTRAN的空口处理技术剥离开。在其之上的各层无需考虑与空口相关的问题 PDCP将高层协议特性映射在低层空口协议特性上，通过为高层提供的透明传输使得 LTE 协议能够在UE和E-Node B之间承载IP报文

58 PDCP架构 PDCP 层框架

59 PDCP的功能 PDCP 的功能主要服务于映射在逻辑信道DTCH、DCCH上的SRB和DRB DTCH和DCCH 信道提供如下功能:
SN 序列号维护 IP数据流的头压缩和解压缩 加密和解密 切换时，对来自下层的PDU数据的重排序功能 DCCH 信道 完整性保护

60 PDCP实体结构 在接收侧和发送侧各有一个对等的协议实体负责PDCP报文的封装和解析。一个UE对应多个RB（Radio Bearer），而每一个RB对应一个PDCP实体 每个PDCP实体与一或两个（一个对应着一个方向）RLC实体关联，这取决于RB的特性（如单向或双向）以及RLC的传输模式。PDCP实体的属性由控制面的上层协议RRC来配置

61 PDCP层相关业务 RLC PDCP RRC 传输用户面数据 确认模式数据传输 传输控制面数据 非确认模式数据传输（按 头压缩
序传输/包复制或丢弃） 传输用户面数据 传输控制面数据 头压缩 加密和完整性保护

62 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

63 RRC层功能概述 广播NAS层和AS层的系统消息 寻呼功能（通过PCCh逻辑信道执行）
RRC连接建立、保持和释放，包括UE与E-UTRAN之间临时标识的分配、信令无线承载的配置 安全功能，包括密钥管理 端到端无限承载的建立、修改与释放 移动性管理，包括UE测量报告，以及为了小区间和RAT间移动性进行的报告控制、小区间切换、UE小区选择与重选、切换过程中的RRC上下文传输等 MBMS业务通知，以及MBMS业务无限承载的建立、修改与释放 QoS管理功能 UE测量上报及测量控制 NAS消息的传输 NAS消息的完整性保护

64 RRC消息类型 广播 BCCH信道 RRC建立请求 CCCH信道 RRC建立 CCCH信道 RRC建立完成 DCCH信道

65 广播流程 包含信息：小区选择、重选参数，邻区信息（系统内，系统间），地震海啸系统，MIB（发送周期40ms，一个周期中重复四次）

66 寻呼 (paging) 寻呼的目的是向处于IDLE或CONNECTED状态的UE通知系统信息改变。
寻呼信息被提交给上层后，后续可能会发起RRC连接建立过程。 E-UTRAN initiates the paging procedure by transmitting the Paging message at the UE's paging occasion as specified in TS  [4]. E-UTRAN may address multiple UEs within a Paging message by including one PagingRecord for each UE. E-UTRAN may also indicate a change of system information, and/ or provide an ETWS notification or a CMAS notification in the Paging message.

67 RRC连接建立 (RRC connection establishment )
该过程用于建立RRC连接，包括冲突解决和SRB1建立。同时，也发送UE到E-UTRAN的初始NAS消息。

68 RRC 连接重配(RRC connection reconfiguration)
功能: 建立、修改、释放RB 执行切换 透传E-UTRAN到UE的NAS消息 The purpose of this procedure is to modify an RRC connection, e.g. to establish/ modify/ release RBs, to perform handover, to setup/ modify/ release measurements. As part of the procedure, NAS dedicated information may be transferred from E-UTRAN to the UE. E-UTRAN may initiate the RRC connection reconfiguration procedure to a UE in RRC_CONNECTED. E-UTRAN applies the procedure as follows: - the mobilityControlInfo is included only when AS-security has been activated, and SRB2 with at least one DRB are setup and not suspended; - the establishment of RBs (other than SRB1, that is established during RRC connection establishment) is included only when AS security has been activated;

69 RRC连接重建( RRC connection re-establishment)
场景： 无线链路失败 切换失败 Inter-RAT 失败 完整性检测失败 RRC连接重配失败 The purpose of this procedure is to re-establish the RRC connection, which involves the resumption of SRB1 operation and the re-activation of security. A UE in RRC_CONNECTED, for which security has been activated, may initiate the procedure in order to continue the RRC connection. The connection re-establishment succeeds only if the concerned cell is prepared i.e. has a valid UE context. In case E-UTRAN accepts the re-establishment, SRB1 operation resumes while the operation of other radio bearers remains suspended. If AS security has not been activated, the UE does not initiate the procedure but instead moves to RRC_IDLE directly. E-UTRAN applies the procedure as follows: - to reconfigure SRB1 and to resume data transfer only for this RB; to re-activate AS security without changing algorithms. The UE shall only initiate the procedure when AS security has been activated. The UE initiates the procedure when one of the following conditions is met: 1> upon detecting radio link failure, in accordance with ; or 1> upon handover failure, in accordance with ; or 1> upon mobility from E-UTRA failure, in accordance with ; or 1> upon integrity check failure indication from lower layers; or 1> upon an RRC connection reconfiguration failure, in accordance with ;

70 RRC连接释放( RRC connection release )
功能: 释放无线资源 释放建立的无线承载 The purpose of this procedure is to release the RRC connection, which includes the release of the established radio bearers as well as all radio resources.

71 典型信令流程-RRC connection setup

72 典型信令流程- SAE Bearer setup

73 典型信令流程– Initial context setup

74 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

75 NAS层功能概述 NAS协议处理UE和MME之间信息的传输，传输的内容可以是用户信息或控制信息（如业务的建立、释放或者移动性管理信息）。
会话管理：包括会话建立、修改、释放及QoS协商 用户管理：包括用户数据管理，以及附着、去附着 安全管理：包括用户与网络之间的鉴权及加密初始化 计费

76 NAS层协议状态 LTE-DETACHED状态 LTE-IDEL状态 LTE-ACTIVE状态
1.在该状态下，没有RRC实体，通常指刚开机状态； 2.在网络侧还没有该用户的RRC通信上下文； 3.分配给用户的标识只有IMSI； 4.网络不知道用户的位置信息； 5.没有上行或下行的活动； 6.可以执行PLMN/小区选择 1.在该状态下，UE处于RRC-IDEL状态； 2.在网络侧会保存用户IP地址、安全相关信息（如密钥）、用户能力信息、无线承载等； 3.在网络侧有该用户的通信上下文，这样可以使得用户能够快速地转换到LTE-ACTIVE状态； 4.状态的转换由eNodeB或EPC决定； 5.分配给该用户的标识信息包括IMSI、Ta中唯一标识用户的ID,以及一个或多个IP地址； 6.网络知道终端位于那个TA区域； 7.终端被分配了非连续接收的周期，可以根据此周期进行下行的接收； 8.可以执行小区重选的过程 1.在该状态下，UE处于RRC-CONNECTED状态； 2.在网络侧保持与该用户的通信上下文，包含了所满足通信的必要信息； 3.状态的转换由eNodeB或EPC决定； 4.分配给该用户的标识信息包括IMSI、在TA中唯一标识用户的ID、在一个小区内的唯一标识C-RNTI，以及一个或多个IP地址； 5.网络知道终端位于哪个小区中； 6.在上下行方向上，终端都可以进行非连续发送和接收； 7.移动性可以通过执行切换

77 NAS层状态转换 上电 LTE_IDEL LTE_ACTIVE LTE_DETACHED RRC:RRC_IDEL
注册： 分配C-RNTI、TA-ID、IP 执行鉴权 建立安全关系 去激活： 释放C-RNTI； 为PCH分配DRX 上电 LTE_IDEL LTE_ACTIVE LTE_DETACHED 网络中的上下文： 快速转换至激活状态的信息 已分配的UE-ID： IMSI 在跟踪区域的唯一ID（TA-ID） 一个或多个IP地址 UE位置： 在跟踪区域网络已知的等级 移动性： 小区重选 DL的活动： 在DRX周期，配置UE 网络中的RRC上下文： 包括通信需要的全部必须信息 已分配的UE-ID： IMSI 在小区（C-RNTI）中唯一的ID 一个或多个IP地址 UE位置： 在小区，网络已知等级 移动性： 切换 DL/UL的活动： 在DRX/DTX周期，配置UE 网络中的上下文： 不存在 已分配的UE-ID： IMSI UE位置： 网络不知道 移动性： PLMN/小区选择 DL/UL的活动： 无 RRC:RRC_IDEL RRC:RRC_CONNECTED RRC:NULL 新的传输： 分配C-RNTI PLMN的改变/注销： 注销C-RNTI、TA-ID、IP地址

78 NAS基本流程 基本流程 初始消息 应答消息 成功 未成功 Authentication procedure
AUTHENTICATION REQUEST AUTHENTICATION RESPONSE AUTHENTICATION REJECT Attach procedure for EPS services ATTACH REQUEST ATTACH ACCEPT ATTACH REJECT Detach procedure DETACH REQUEST DETACH ACCEPT Paging procedure REQUEST PAGING SERVICE REQUEST（TMSI） ATTACH（IMSI） EXTENDED SERVICE REQUEST（CS fallback to A/Gb or Iu mode）

79 NAS层功能和基本流程的映射关系 EPS mobility management EPS session management
Authentication procedure Principles of address handling for ESM procedures Security mode control procedure Default EPS bearer context activation procedure Identification procedure Dedicated EPS bearer context activation procedure EMM information procedure EPS bearer context modification procedure Attach procedure for EPS services EPS bearer context deactivation procedure Detach procedure UE requested PDN connectivity procedure Tracking area updating procedure UE requested PDN disconnect procedure Service request procedure UE requested bearer resource allocation procedure Paging procedure UE requested bearer resource modification procedure Transport of NAS messages procedure ESM information request procedure

80 课程内容 协议架构 物理层协议 MAC层协议 RLC层协议 PDCP层协议 RRC层协议 NAS层协议 典型信令流程

81 开机附着流程

82 UE发起的service request流程
UE在IDLE模式下，需要发送业务数据时，发起service request过程。

83 寻呼流程-S_TMSI寻呼 UE在IDLE模式下，当网络需要给该UE发送数据（业务或者信令）时，发起寻呼过程。

84 寻呼流程- IMSI寻呼 当网络发生错误需要恢复时（例如S-TMSI不可用），可发起IMSI寻呼，UE收到后执行本地detach，然后再开始attach。

85 IDLE下发起的TAU流程1 IDLE下发起的不设置“active”标识的正常TAU流程。
IDLE下，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TAU完成后保持NAS信令连接。如果没有设置"active"标识，则TAU完成后释放NAS信令连接。 IDLE下发起的也可以带EPS bearer context status IE，如果UE带该IE，MME回复消息也带该IE，双方EPS承载通过这个IE保持同步。

86 IDLE下发起的TAU流程2 IDLE下发起的设置"active"标识的正常TAU流程.

87 Connected下发起的TAU流程

88 关机去附着

89 非关机去附着- IDLE下发起

90 非关机去附着- CONNECTED下发起

91 切换流程

92