LTE无线及核心网部分2.pptx
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1、LTELTE基本业务及流程基本业务及流程课程内容nLTE网络基础概念nLTE网络业务流程l移动性管理流程l会话管理流程l切换流程VBOXonLineVBOXonLineMCCMNCMSIN LTE主要网络标识在通信系统中,需要定义一些网络标识的参数来区分终端、小区、基站、核心网等不同网元或网络,LTE系统中的主要网络标识有:标识名称名称说明明PLMNID无线网络全局唯一标识IMSI国际移动台标识MSISDN移动用户识别号IMEI终端设备标识GUTI临时用户标识TAI/TAlist位置标识EPC网元域名标识(FQDN)网元标识APN接入点名ECGI小区全局唯一标识GlobaleNBID全局eNB
2、唯一标识E-RABIDE-RAB唯一标识IMSI(InternationalMobileSubscriberIdentification,国际移动台标识)IMSI是在移动网中唯一识别一个移动用户的号码,一般用户不可见。IMSI=PLMNID+MSIN=MCC+MNC+MSIN。举例:中国移动的某个用户的IMSI:460001234567890移动用户识别码,标识一个PLMN内的移动用户。移动网络号,标识移动用户的归属PLMN,由各个运营商或国家政策部门负责分配。移动国家码,标识移动用户所属的国家。MCC由ITU(国际电信联盟)统一分配。15位 10 位3位2或3位 IMEI(Internati
3、onalMobilestationEquipmentIdentity,国家移动终端设备标识)IMEI用于标识终端设备,可以用于验证终端设备的合法性。IMEI由三部分组成,结构为TAC(TypeApprovalCode,设备型号核准号码)SNR(SerialNumber,出厂序号)Spare。通常设置为“0”,为检验码。由设备厂商自主分配的一组独立的号码,用于唯一确定每一个移动设备类型分配码,设备发行时定义,一般用于确定设备产地型号。14位8位6位TACSNRSpare1位PLMN ID(PublicLandMobileNetworkIdentifier,通用陆地无线网络标识)PLMN是在某国家
4、或地区,某运营商的某种制式的蜂窝移动通信网络;PLMN ID是PLMN的全局唯一标识,由两部分组成:MCC+MNC。举例:中国移动的PLMNID:46000LTE网络基础概念VBOXonLineVBOXonLineGUTI(GloballyUniqueTemporaryIdentity,全局唯一临时标识)附着在EPS的用户由MME分配一个用于分组域的临时移动用户标识。GUTI由 五 部 分 组 成,结 构 为 MCC MNC MMEGroup IDMMEC(MME Code,MME编码)M-TMSI(M-TemporaryMobileSubscriberIdentity,M临时移动用户识别码。
5、MCCMNCMMEGIMMECM-TMSIMME网元组IDMME的编码M-TMSI结构与编码由设备商和运营商共同决定32位16位8位用于在同一个PLMN中区分不同的TA,TA之间没有重叠区域14位8位TACMNCMCCTAI(TrackingAreaIdentity,跟踪区标识)用于在整个PLMN网络中唯一标识一个TA(TrackingArea,跟踪区),TAI由E-UTRAN分配TAI由三部分组成,格式为TAC(TrackingAreaCode,跟踪区代码)MNCMCC。MSISDN是ITU-T分配给移动用户的唯一的识别号。通常所说的“手机号码”,采取E.164编码方式。MSISDN由三部分
6、组成,结构为CC(CountryCode,国家码)NDC(NationalDestinationCode,国内接入号)SN(SubscriberNumber,用户号码)。用户号码,包括接入号N1N2N3和HLR的识别号H1H2H3H4。国内目的码,由运营商分配,如139,133等。国家码,如中国是“86”13-15位2-3位CCNDCSNECGI(E-UTRANCellGlobalIdentifier,E-UTRAN小区全球标识码)一个eNB可以管理多个小区,通过ECGI全网唯一标识可以定位到小区。ECGI由PLMNID,eNBID和CellID三部分组成。用于区分PLMN中不同eNB标识小于
7、52bitPLMN IDeNB IDCell ID28bit网络中小区编号LTE网络基础概念VBOXonLineVBOXonLineAPN(AccessPointName,接入点名称)在EPS网络中用来标识要使用的外部PDN网络通过DNS(DomainNameSystem,域名系统)将APN转换为PDN-GW的IP地址。APN由两部分组成,包括APN_NI(APN网络标识符)和APN_OI(APN运营者标识符),并以.3gppnetwork.org结尾。举例:ltetest.apn.epc.mnc001.mcc460.3gppnetwork.orgAPN_NI.mnc.mcc.3gppnetw
8、ork.orgAPN网络标识符APN营运者标识符FQDN(FullyQualifiedDomainName,全称域名)包括MME、SGW、PGW、HSS等EPC网元标识SGW和PGW合设时,合设的SGW与PGW域名需要保持一致,以便于网元选择时发现合设的节点,合设的节点node字段可命名为saegw网元标识的标准结构为:node.epc.mnc.mcc.3gppnetwork.org举例:saegw10.epc.mnc000.mcc.460.3gppnetwork.org节点标识,通常包括EPS中的各节点类型营运商标识符,包括MCC和MNC两个字段Global eNB ID(GlobaleNo
9、deBIdentifier,eNB全球标识码)全球全网eNB唯一标识,由PLMN标识和eNBID构成;eNBID是PLMN全网内的eNB标识。用于区分PLMN中不同eNB标识小于44bitPLMN IDeNB ID2028bitE-RAB ID(E-UTRANRadioAccessBearerIdentifier,E-UTRAN无线接入承载标识码)E-UTRAN接入网侧区分分配给UE的E-RAB承载唯一标识,用于S1接口和X2接口;全长4bit,和EPSBearID值相等,EPSBearID为Uu接口中EPS承载唯一标识,也用于NAS层。LTE网络基础概念VBOXonLineVBOXonLin
10、e移动性管理-EMMUE中的中的EMM状态模型状态模型 EMM(EPSmobilitymanagement)主要用于实现用户当前状态的跟踪,以及UE的切换、位置更新等移动性管理过程,共有两个状态:EMM注册态和EMM非注册态UE在MME中的状态为可达。MME中维护着用户的位置信息,位置精度至少在TAlist级别。UE有安全上下文用于保存安全信息。UE至少有一个激活的PDP连接。EMM-DERESGISTEREDEMM-RESGISTERED去附着附着拒绝TAU 拒绝所有承载去激活附着UE中的中的EMM状态模型状态模型EMM-DERESGISTEREDEMM-RESGISTERED去附着附着拒绝
11、TAU 拒绝所有承载去激活附着接受UE从GETRAN/UTRAN选择E-UTRAN进行TAUMME中的中的EMM状态模型状态模型1.附着成功;2.跟踪区更新成功。UE在MME中的状态为不可达。MME中的EMM上下文中没有UE的任何有效位置或路由信息。为了避免每次附着时都运行AKA流程,部分MME上下文仍可存储在UE和MME中,这样可以避免在每次附着流程都运行认证与加密流程。1.UE或MME执行detach过程;2.Attach过程被MME拒绝;3.UE关机;4.UE的所有EPS承载上下文均被释放。EMM注册状态:UE进入EMM-REGISTERED状态的触发条件包括:UE进入EMM-DEREG
12、ISTERED状态的触发条件包括:EMM注销状态:LTE网络基础概念VBOXonLineVBOXonLine连接管理-ECMECM(EPSConnectionmanagement)主要用于UE和EPC之间的信令连接管理,共有两个状态:ECM-IDLE和ECM-CONNECTED。同时在无线接入侧,E-UTRAN也需要维护与UE之间RRC层信令链接的管理,也分成两个状态:RRC-IDLE和RRC-CONNECTED。UE和E-UTRAN之间存在RRC层信令链接。网络侧有UE上下文信息,知道UE所处小区。网络和终端之间可以传输上下行数据。UE从CONNNECTED进入IDLE的场景:ECM-IDL
13、EECM-CONNECTEDS1连接建立 S1连接释放MME中的中的UE状态模型状态模型RRC-IDLERRC-CONNECTEDRRC连接释放 RRC连接建立E-UTRAN中的中的UE状态模型状态模型处于IDLE状态的用户完成附着过程,或请求建立RRC链接,完成RRC和S1连接的建立,建立默认承载和信令承载,UE状态在E-UTRAN里的状态进入RRC-CONNECTED,在MME里的状态进入ECM-CONNECTED。UE和EPC之间没有NAS信令连接。MME保存用户TAlist级别的位置信息UE和MME之间的状态可能不同步用户进入EMM-CONNECTED后,如果UE处于长时间不活动状态,
14、eNodeB发起S1和RRC连接释放,或者UE发起去附着过程,UE释放无线资源,UE在MME中的状态改变为EMM-IDLE,在E-UTRAN中的状态进入RRC-IDLE。ECM-IDLE状态 MME E-UTRAN UE S1链接RRC链接UE和MME之间存在信令连接,包括RRC连接和S1-MME连接MME保存用户小区ID级别的位置信息UE和MME间的状态可能不同步ECM-CONNECTED状态 UE开机到选择驻留小区,没有发送附着请求,和E-UTRAN之间没有建立RRC层信令连接UE处于RRC-IDLE状态。eNB内无终端上下文,UE获取1个TA区内唯一标识。UE从IDLE进入CONNECT
15、ED的场景:RRC-IDLE状态RRC-CONNECTED状态 LTE网络基础概念课程内容nLTE网络基础概念nLTE网络业务流程l移动性管理流程l会话管理流程l切换流程VBOXonLineVBOXonLineLTE中用户移动性管理相关流程包括附着流程、TA更新流程、分离流程、寻呼以及业务请求/释放流程。EPS附着相较2/3G的附着,具有一些特征:1.EPS网络中,直接通过初始化附着建立的EPS承载,为用户分配地址,提供“永远在线”的IP连接;2.用户可以不携带APN,当用户不携带APN时,选择HSS签约的默认APN;3.在2/3G网络中,需要在附着过程之后,通过激活PDP上下文激活PDP上下
16、文消息才能为UE分配IP地址;4.附着过程也可以触发UE建立一个或多个专有承载。附着流程是UE用户在LTE网络侧上注册的流程,是用户开机后的第一个过程,是后续所有的流程的基础。在附着过程中,会为用户建立一个默认承载,也可以对用户进行鉴权(用户首次附着到EPS网络上必须鉴权)。附着流程可能涉及的网元包括:UE、eNB、MME、SGW、PGW、PCRF和HSS。其 中 UE、eNB、MME、SGW和PGW为必选网元。用户想要通过EPS网络访问数据业务和其他业务,必须通过附着流程在网络侧注册。附着过程始终由UE发起,具体常见场景包括:1UE开机时触发;2当UE完全离开网络覆盖一段时间后,则需要重新附
17、着,例如从其他网络移动切换到LTE网络下。UE附着过程中,网络侧完成的主要工作如下:1.完成用户与网络互相鉴权;2.完成用户位置登记;3.UE与MME建立MM上下文,MME为用户分为临时标识GUTI,避免在网络传输中传输IMSI,防止用户攻击;4.UE与MME的EMM状态变为EMM-REGISTERED;5.MME为UE建立默认承载,同时UE获得网络侧分配的IP地址;6.附着流程完成之后,用户可以通过网络访问数据业务和其他业务。移动性移动性移动性移动性管理流程管理流程管理流程管理流程12345附着流程附着流程附着流程附着流程去附着流程去附着流程去附着流程去附着流程TATA更新流程更新流程更新流
18、程更新流程业务请求业务请求业务请求业务请求寻呼流程寻呼流程寻呼流程寻呼流程SGi S4 S3 S1-MME PCRFS7 S6a HSSS10 UEGERAN UTRAN SGSN LTE-Uu E-UTRAN MMES11 S5 S-GW P-GW S1-U 业务平台业务平台Rx+附着信令流附着流程LTE网络业务流程VBOXonLineVBOXonLine HSSUE发起附着请求UE用户身份的鉴权与信息加密删除用户遗留的承载eNB新MME老MME SGW PGW PCRF新MME向HSS请求UE的签约数据,删除老MME中的用户信息附着成功,建立默认承载通道,用户分配IP地址MME指示建立默认
19、承载小区搜索随机接入12345678小区搜索:UE接入小区的第一步,获得与基站的下行同步,包括时间、频率的同步,检测获取PLMNID、小区ID等网络标识,开始读取该小区的广播信息,从而获取带宽、天线等配置的相关的系统信息。随机接入:UE通过该程取得与eNB之间的上行同步,并申请建立RRC空口无线资源连接。UE向基站发送随机Preamble码开始接入过程,在多个UE竞争接入中,获得成功响应的UE完成接入,否则UE在随机等待一段时间后,再次启动随机接入过程。附着请求:UE向网络侧发起附着请求,完成在网络中的注册。在该过程中,通过GUTI、TAI等标识参数验证以及NAS安全验证等步骤,进行用户与网络
20、相互鉴权。如果UE不是首次附着,即在附着请求中UE的ID标识为GUTI,网络首先会通过identification过程获得用户IMSI标识。UE回应Attachcomplete并激活默认承载接受消息,在附着成功后,UE与MME间建立默认承载和上下文,并获得网络侧分配的IP地址,UE才能开始接受来自网络的服务。鉴权与加密:鉴权即检查用户身份的合法性和网络的合法性,加密即保证用户信息完整、可靠的传输。LTE鉴权是个基于四元组的鉴权:Kasme、AUTN、RAND以及XRES,其中AUTN、RAND和XRES用于鉴权,通过鉴权过程完成UE对网络的鉴权以及网络对UE的鉴权。通过加密过程实现AS层和NA
21、S层的信息加密。删除遗留承载:此过程可选,如果在新MME上有用户激活的承载,新MME通过发送删除会话请求消息给GW删除承载。如果在老MME上有用户激活的承载,老MME也会通过发送删除会话请求消息给GW删除承载。签约数据管理:如果新MME没有UE的有效的签约上下文,MME发送更新位置请求消息给HSS,HSS把IMSI、APN、QOS等签约数据通过更新位置应答消息给新MME。同时HSS发送取消位置消息给老MME。老MME回应取消位置应答消息,删除移动性管理上下文和承载上下文。建立默认承载:在此过程中,首先MME选择PDNGW和ServingGW,MME向ServingGW发送创建会话请求消息。接下
22、来首先建立SGW与PGW之间的通道,然后再交换无线eNodeB与SGW之间的隧道信息,以及建立UE与eNodeB的RRC连接。最终完成UEeNodeSGWPGW端到端默认承载通道的搭建。以下介绍附着过程,不同的场景下的附着过程可能不同,图中红色部分为必选过程,蓝色部分为可选过程。56781234LTE网络业务流程VBOXonLineVBOXonLine在用户附着(接入)的同时建立默认承载,网络侧同时给UE分配IP地址用户信息认证与加密用户信息认证与加密如果新如果新MME中已经有中已经有用户的承载上下文,则用户的承载上下文,则需删除需删除默认承载的建立过程默认承载的建立过程LTE网络业务流程VB
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