LTE信令分析指导书

LTE TDD eRAN3.0信令分析指导书

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2012-09-01

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LCR5.0 TD-SCDMA信令分析指导书

前言

前言

修订记录

日期 2012.04.26 2012.09.01 2012.10.25 修订版本 V1.1 V1.2 V1.3 资料第一版 修改描述 修改人 王明磊 00151433 王明磊 00151433

第2章 开机入网流程 第6章 切换流程 资料整改,中文资料必须中文截图，添加吴丽婷 “本文中的所提到的M2000在中国区等00134378 同于DOMC920”字样 读者对象

本书适合下列人员阅读：

? ?

现场工程师 系统工程师

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LCR5.0 TD-SCDMA信令分析指导书 目录

目录

1 概述 .......................................................................................................................................... 1-1 2 开机入网流程 ................................................................................................................. 2-2

2.1 总体流程 ..................................................................................................................................... 2-2 2.1.1 开机入网流程图 ................................................................................................................ 2-2 2.1.2 接口跟踪实例 .................................................................................................................... 2-4 2.2 小区搜索与小区选择 ................................................................................................................. 2-5 2.2.1 小区搜索与小区选择流程图 ............................................................................................ 2-5 2.2.2 关键信令说明 .................................................................................................................... 2-6 2.3 随机接入 ................................................................................................................................... 2-10 2.3.1 随机接入流程图 .............................................................................................................. 2-10 2.3.2 关键信令说明 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 2.4 ATTACH ..................................................................................................................................... 2-11 2.4.1 关键信令说明 .................................................................................................................. 2-12

3 专用承载建立流程 ..........................................................................................................3-27

3.1 专用承载建立流程图 ............................................................................................................... 3-28 3.2 接口跟踪实例 ........................................................................................................................... 3-29 3.3 关键信令说明 ........................................................................................................................... 3-30 4 专用承载修改流程 ..........................................................................................................4-31

4.1 专用承载修改流程图 ............................................................................................................... 4-32 5 专用承载释放流程 ..........................................................................................................5-34

5.1 专用承载释放流程图 ............................................................................................................... 5-34 6 切换流程 .......................................................................................................................6-35

6.1 eNB内的小区间切换 ............................................................................................................... 6-35 6.1.1 切换流程图 ...................................................................................................................... 6-35 6.1.2 接口跟踪实例 .................................................................................................................. 6-36 6.1.3 关键信令说明 .................................................................................................................. 6-38 6.2 eNB间的小区间切换 ............................................................................................................... 6-41

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前言

6.2.1 站间X2切换 ................................................................................................................... 6-41 6.2.2 站间S1切换 ................................................................................................................... 6-44

7 寻呼流程 ........................................................................................................................ 7-1

7.1 寻呼流程图 ................................................................................................................................. 7-1 7.2 接口跟踪实例 ............................................................................................................................. 7-2 7.2.1 UE在IDLE模式下，网络侧要发送数据 ........................................................................ 7-2 7.2.2 系统消息更新 .................................................................................................................... 7-4

8 去附着流程 ..................................................................................................................... 8-6

8.1 去附着流程图 ............................................................................................................................. 8-6 8.2 接口跟踪实例 ............................................................................................................................. 8-8 8.2.1 UE关机去附着流程 .......................................................................................................... 8-8 8.3 关键信令说明 ............................................................................................................................. 8-9 9 信令跟踪及分析工具 ........................................................................................................ 9-1

9.1 终端侧跟踪 ................................................................................................................................. 9-1 9.2 M2000上Uu接口跟踪 .............................................................................................................. 9-3 9.3 M2000上S1接口跟踪 .............................................................................................................. 9-4 9.4 M2000上X2接口跟踪 .............................................................................................................. 9-5 9.5 信令分析工具 ............................................................................................................................. 9-5

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1. 概述

1 本文中的所提到的M2000在中国区等同于DOMC920。

信令系统是通信网的神经系统，是通信网必不可少、非常重要的组成部分。 本手册主要介绍了LTE TDD的信令流程。 1 概述 2开机入网流程 3 专用承载建立流程 4 专用承载修改流程 5 专用承载释放流程 6 切换流程 7 寻呼流程 8 Detach流程 9 信令跟踪及分析工具

概述

信令在电信通信网中是个很重要的概念，简单地说它是一种机制，通过这种机制，构成通信网的用户终端以及各个业务节点可以互相交换各自的状态信息和提出对其它设备的要求，从而使网络作为一个整体运行。

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1-1

2 开机入网流程

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2 2.1 总体流程

2.1.1 开机入网流程图

UE入网包括三个部分：

?

开机入网流程

小区搜索与小区选择

UE开机选网，小区搜索并完成下行同步，读取广播信息，小区驻留。 随机接入

UE与网络建立上行同步和初始连接。 ATTACH附着

建立UE与MME之间相同的移动性上下文，UE和PDN GW之间的缺省承载。通过EPS ATTACH流程，UE可以获取到网络分配的IP地址。

?

?

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2-2

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1. 概述

图2-1 UE开机入网流程图

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2-3

2 开机入网流程

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2.1.2 接口跟踪实例

终端侧消息跟踪

图2-2 UE开机入网终端侧消息跟踪（OMT软件跟踪）

网络侧消息跟踪（Uu接口）

图2-3 UE开机入网Uu接口消息跟踪

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2-4

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1. 概述

网络侧消息跟踪（S1接口）

图2-4 UE开机入网S1接口消息跟踪

附件：网格侧信令

2.2 小区搜索与小区选择

2.2.1 小区搜索与小区选择流程图

小区搜索过程是UE和小区取得时间和频率同步，并检测小区ID的过程。小区搜索完成后，UE会获得当前小区的PCI，UE使用获得的PCI去解当前小区的MIB和SIB消息，通过解MIB消息获得小区的下行同步以及系统带宽等关键信息，之后在SIB信息的时域位置上检测PDCCH，根据PDCCH指示获取小区的SIB1信息，最后再解析其它SIB信息。 图2-5 小区搜索流程图

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2-5

2 开机入网流程

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图2-6 小区选择流程图

2.2.2 关键信令说明

RRC_MASTER_INFO_BLOCK

图2-7 RRC_MASTER_INFO_BLOCK

主信息块MIB，包含：下行链路带宽、SFN、PHICH信道配置信息。 dl-Bandwidth：系统带宽 phich-Config：PHICH信道信息 systemFrameNumber：系统帧号

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1. 概述

RRC_SIB_TYPE1

图2-8 RRC_SIB_TYPE1

SIB1信息块，包含：小区接入信息、除了SIB1外的其它系统消息的调度信息。 cellAccessRelatedInfo：小区接入相关信息 cellSelectionInfo：小区选择相关信息

q-RxLevMin：小区最低接收电平，MML中配置。应用于小区选择准则（S准则）的判决公式。

sib-MappingInfo：其它SIB信息块的调度信息

tdd-Config：TDD配置，包括子帧配比、特殊子帧配比。

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2 开机入网流程

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RRC_SYS_INFO

图2-9 RRC_SYS_INFO

周期相同的SIB信息块可以复用到一条系统消息（SI）中，各个SIB消息包含信息如下： ? SIB1:小区接入信息和SIB(除了SIB1)的调度信息 ? SIB2:小区无线信道配置参数 ? SIB3:服务小区重选信息 ? SIB4:同频邻区重选信息 ? SIB5:异频重选信息 ? SIB6: UTRAN重选信息 ? SIB7: GERAN重选信息 ? SIB8: CDMA2000重选信息 ? SIB9: HOME ENB ID ? SIB10~SIB11: ETMS通知 ? …

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2-8

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1. 概述

图2-10 SIB2信息块

SIB2包含：小区无线信道配置参数 图2-11 SIB3信息块

SIB3包含：服务小区重选信息、同频邻区重选信息、异频邻区重选信息

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2-9

2 开机入网流程

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2.3 随机接入

2.3.1 随机接入流程图

随机接入过程是UE向系统请求接入，收到系统响应并分配接入信道资源的过程。 ? 随机接入触发条件

? 开机入网或IDLE状态下发起随机接入 ? 小区切换 ? 寻呼

? 无线链路失步后的RRC重建 ? PDCCH调度，即有下行数据到达 ? 上行失步状态要进行下行数传 ? 随机接入方式

随机接入分为竞争与非竞争两种方式。非竞争只应用于切换和下行数传场景。两种方式主要区别在以下3个方面： ? UE是否与eNB保持上行同步

? Preamble码是由UE MAC层选择或者eNB预先分配 ? 随机接入的流程步骤不同 图2-12 基于竞争的随机接入流程

消息说明：

1. MSG1：UE发送，消息中携带preamble码

2. MSG2：eNB侧接收到MSG1后，返回RAR响应，RAR中携带了TA调整和上行

授权指令以及TC-RNTI号（临时）。 3. MSG3（RRC连接请求）：UE收到MSG2后，判断是否是属于自己的RAR消息（利用Preamble ID核对），并发送MSG3消息，携带UE-ID。

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2-10

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1. 概述

4. MSG4（RRC连接建立）：eNB发送，UE正确接收MSG4完成竞争解决。 图2-13 基于非竞争的随机接入流程

对于非竞争的随机接入过程，preamble码由eNB分配，到RAR正确接受后就结束。

图2-14 RRC连接建立流程

在随机接入过程中，MSG1和MSG2是底层消息，L3是看不到的。所以在信令跟踪上，UE入网的第一条信令便是RRC_CONN_REQ。

2.4 ATTACH

所谓ATTACH过程，即是UE向CN（Core Network）发起附着请求到附着完成的过程。

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2 开机入网流程

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2.4.1 关键信令说明

RRC_CONN_REQ

图2-15 RRC_CONN_REQ

终端由IDLE态转为CONNECT态，或者终端有数据需要发送时，会发送建立RRC连接的请求。由UL_CCCH信道发送上来，在SRB0上承载。 关键信元：

? ue-Identity：UE标识，包含randomValue和S-TMSI两种。通常，终端初始入网

附着时，用标识randomValue表示；当终端已被分配TMSI后，采用S-TMSI进行接入。 ? establishmentCause：RRC建立原因。协议规定接入原因有5种，分别为

emergency、highPriorityAccess、mt-Access、mo-Signalling、mo-Data。终端初始入网时可能携带原因值highPriorityAccess、mo-Signalling；当终端有数据传输时，携带原因值mo-Data；当接入网侧有数据要向终端传输时，携带原因值mt-Access。

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2-12

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1. 概述

RRC_CONN_SETUP

图2-16 RRC_CONN_SETUP

RRC_CONN_SETUP的主要目的为建立SRB1，通过DL_CCCH信道发送，承载在SRB0上。建立的SRB1为AM模式。 关键信元：

? srb-ToAddMod：SRB相关配置信息

? srb-Identity：SRB ID。在RRC SETUP消息中，需要建立SRB1，为AM模式 ? mac-MainConfig：MAC相关配置信息，包括上行传输信道ULSCH、DRX等 ? physicalConfigDedicated：物理信道及物理信号相关配置信息

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2 开机入网流程

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RRC_CONN_SETUP_CMP

图2-17 RRC_CONN_SETUP_CMP

指示RRC连接建立完成，通过UL_DCCH信道发送上来，承载在SRB1上。RRC连接建立完成消息中带有NAS层信息，NAS消息基站侧不解析。 关键信元：

? rrc-TransactionIdentifier：RRC消息ID ? selectedPLMN-Identity：选择的PLMN

? dedicatedInfoNAS：UE初始直传信息。对基站侧来说是不解NAS层消息的，将直

接透传给核心网。

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1. 概述

S1AP_INITIAL_UE_MSG

图2-18 S1AP_INITIAL_UE_MSG

初始直传消息，由基站发往核心网，包含Nas消息ATTACH REQ，请求在核心网创建上下文。 关键信元：

? eNB-UE-S1AP-ID：eNodeb为UE分配的ID，在此S1接口上唯一，以后每条S1

信令都会携带此信元。

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2 开机入网流程

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? pLMNIdentity：选择的PLMN标识，在MML中配置 ? tac：跟踪区域码，在MML中配置

? cell-ID：所在小区ID，实际是基站ID+小区ID，用8位十六进制数表示，前5位表

示基站ID，之后2位表示小区ID，最后一位不用。比如上图中cell-ID为AA E6 F0 F0，即基站ID为AA E6 F，换算成十进制为700015；小区ID为0 F，换算成十进制为15。 ? rRC-Establishment-Cause：RRC接入原因，与RRC_CONN_REQ消息中一致。 ? attachRequest：直传消息ATTACH请求。在信令中，NAS消息将以NAS PDU形

式存在。 ? guti：包括MME和UE TMSI信息，标识用户和核心网。

S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_REQ

图2-19 S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_REQ

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1. 概述

初始上下文建立请求，由核心网发往基站，包含Nas消息ATTACH ACCEPT，指示基站为该UE分配资源建立数据承载。 关键信元：

? mME-UE-S1AP-ID：核心网为UE在S1接口分配的ID，在该S1接口唯一，以后

每条S1信令都会携带此信元。 ? uEAggregateMaximumBitrate：UE的AMBR，指示此用户所有NON-GBR承载能

够使用的传输带宽总和，单位为bit/s。上图中，下行为300M，上行为120M。 ? transportLayerAddress：IP PATH地址，MML中可配置。通过此信元，可以核对

基站和核心网两侧配置的IP地址是否正确。上图中，IP PATH地址为0A 0A 0A 0A，换算成十进制即10.10.10.10。 ? attachAccept：直传消息ATTACH请求接受，在信令中，NAS消息将以NAS PDU

形式存在。

RRC_UE_CAP_ENQUIRY

图2-20 RRC_UE_CAP_ENQUIRY

UE能力查询请求消息，由基站发往终端。查询UE在不同网络的接入能力。 关键信元：

? RAT-Type：包含终端在接入网eutra、utra、geran-cs、geran-ps、cdma2000-1XRTT

的接入能力。

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2 开机入网流程

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RRC_UE_CAP_INFO

图2-21 RRC_UE_CAP_INFO

UE能力上报消息，由终端发往基站。 关键信元：

? rat-Type：指示接入网类型，对于eutra网络，UE能力封装在结构体

ueCapabilityRAT-Container中。

? ue-Category：UE能力等级，协议规定取值范围1～5。终端能力不同，可以达到

的最大上行和下行速率不同。

S1AP_UE_CAPABILITY_INFO_IND

图2-22 S1AP_UE_CAPABILITY_INFO_IND

UE能力上报消息，由基站发往核心网。就是将RRC_UE_CAP_INFO中的内容转发到核心网。

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1. 概述

RRC_SECUR_MODE_CMD

图2-23 RRC_SECUR_MODE_CMD

加密及完整性算法配置消息，由基站发送给终端。之后，终端和基站将应用该算法加密RRC消息和上层消息；终端和核心网将应用该算法加密NAS消息。 关键信元：

? cipheringAlgorithm：加密算法。协议规定eea2表示AES算法，eea1表示snow 3G

算法，eea0表示为NULL。 ? integrityProtAlgorithm：完整性算法。协议规定eia2表示AES算法，eia1表示snow

3G算法。

RRC_SECUR_MODE_CMP

图2-24 RRC_SECUR_MODE_CMP

由终端发送给基站，指示加密及完整性配置完成。

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2 开机入网流程

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RRC_CONN_RECFG

图2-25 RRC_CONN_RECFG

RRC连接重配消息，在附着流程中，主要用于SRB2的建立。 关键信元：

? srb-ToAddModList：SRB2信息 ? drb-ToAddModList：DRB配置信息

RRC_CONN_RECFG_CMP

图2-26 RRC_CONN_RECFG_CMP

RRC连接重配完成消息。

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1. 概述

S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_RSP

图2-27 S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_RSP

初始上下文建立响应，由基站发送给核心网。指示上下文信息已经建立完成。 关键信元：

? mME-UE-S1AP-ID：与S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_REQ消息中的一致。 ? eNB-UE-S1AP-ID：与S1AP_INITIAL_UE_MSG消息中的一致

? e-RAB-ID：建立的ERAB ID，与S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_REQ消息

中一致

? transportLayerADDress：指示基站侧业务IP，在MML中配置。

S1AP_DL_NAS_TRANS

下行NAS层消息，由核心网发送给基站，基站再透传给终端。其中的内容包括：鉴权请求（authentication request）、身份识别请求（identity request）等。

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2 开机入网流程

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图2-28 S1AP_DL_NAS_TRANS

关键信元：

? identityRequest：身份识别请求。

? type-of-identity：终端标识类型，上图中表示上报IMSI

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3 专用承载建立流程

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3.1 专用承载建立流程图

图3-1 专用承载建立流程图

说明：

? 如果是MME主动发起的承载建立流程，则无步骤1、2； ? UE发起的承载建立流程，核心网可以回复承载建立、修改流程；

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1. 概述

3.2 接口跟踪实例

终端侧消息跟踪

图3-2 专用承载建立时的终端侧消息跟踪

网络侧消息跟踪（Uu接口）

图3-3 专用承载建立时的Uu接口消息跟踪

网络侧消息跟踪（S1接口）

图3-4 专用承载建立时的S1接口消息跟踪

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3 专用承载建立流程

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3.3 关键信令说明

S1AP_ERAB_SETUP_REQ

图3-5 S1AP_ERAB_SETUP_REQ

e-RAB-ID：专用承载ERAB标识。 qCI：专用承载业务质量参数。

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1. 概述

4 专用承载修改流程

专用承载修改可以由UE 、MME主动发起，不能由eNB主动发起，只能在connected下发起该流程。

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4 专用承载修改流程

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4.1 专用承载修改流程图

图4-1 修改QOS时的专用承载修改流程图

说明：

? MME主动发起的承载建立/修改/释放无步骤1、2；

? eNB主动发起的释放，无步骤1，步骤2改为发送E-RAB RELEASE INDICATION

消息给MME； ? UE发起的承载修改流程，核心网可以回复承载建立、修改、释放流程。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/k8c7.html