LTE信令流程及业务流程详解

LTE信令流程及业务流程详解

引用

CSDN

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https://blog.csdn.net/qq_44390640/article/details/134439702

LTE（长期演进技术）是3GPP定义的下一代无线通信标准，旨在提供更高的数据传输速率和更好的服务质量。本文将详细介绍LTE网络中的关键信令流程和业务流程，包括Attach过程、Service Request、E-RAB建立、用户上网流程以及切换流程等内容。

1. Attach过程

Attach过程是LTE网络中非常重要的一个流程，主要用于完成鉴权、身份验证和用户注册等操作。同时，Attach过程还会建立默认承载，以便在UE（用户设备）和PDN（分组数据网络）之间传输数据。

具体来说，在LTE网络中，PDN连接是默认承载的建立，它是在EPS（演进分组系统）承载中建立的，主要用于在UE和PDN之间传输数据。在建立PDN连接时，会通过EPS隧道连接到PDN，从而在UE和P-GW（PDN网关）之间建立默认承载。

Attach过程主要包括以下步骤：

1. 身份识别请求
2. 鉴权
3. 加密
4. 位置更新请求

2. Service Request

Service Request过程主要用于在UE和网络之间建立数据传输通道。当UE需要发送或接收数据时，如果当前没有RRC（无线资源控制）连接，就需要发起Service Request过程。

触发Service Request的条件包括：

1. 当UE无RRC连接且有上行数据发起需求时
2. 当UE处于ECM IDLE态且有下行数据达到时

Service Request过程主要包括以下步骤：

1. 当UE发起service request时，需先发起随机接入过程
2. Service Request由RRC Connection Setup Comlete携带上去
3. 当下行数据达到时，网络侧先对UE进行寻呼，随后UE发起随机接入过程，并发起service request过程
4. UE发起service request相当于主叫过程
5. 下行数据达到发起的service request相当于被叫接入

需要注意的是，被叫接入时会多一个寻呼流程。

3. E-RAB建立

E-RAB（Evolved Radio Access Bearer）建立过程主要用于为专用承载和默认承载分配资源。PDN-GW（PDN网关）会根据QoS（服务质量）策略制定该EPS承载的QoS参数。

E-RAB建立过程主要包括以下步骤：

1. 用户面：S-GW（服务网关）向eNB（演进型基站）发送承载建立请求，包含（IMSI, QoS, TFT, TEID, LBI等）
2. 控制面：MME（移动性管理实体）向eNB发送E-RAB建立请求，包含E-RAB ID,QoS,S-GW TEID
3. eNB接收建立请求消息后，建立数据无线承载
4. eNB返回E-RAB建立响应消息，E-RAB建立列表信息中包含成功建立的承载信息，E-RAB建立失败列表消息中包含没有成功建立的承载消息

需要注意的是，E-RAB建立过程必须在UE RRC CONNECTED态下执行。UE和EPC（演进型分组核心网）均可发起E-RAB建立过程，但eNB不可发起。当UE发起时，EPC仅将其作为参考，有权接受或拒绝。

4. 用户上网流程

用户上网流程主要包括PDP（Packet Data Protocol）激活和ERAB建立两个关键步骤。

重要说明：

1. UE执行附着操作时，会建立PDP连接，以便在UE与EPS之间传输默认的数据包。
2. 当UE需要发送和接收数据时，如果尚未建立PDP连接，则会触发PDP建立过程。这个过程包括建立默认承载，即在UE与EPS之间建立一个用于数据传输的通道。

在建立PDP连接后，还需要进行DNS（域名系统）解析和TCP（传输控制协议）建链等步骤，才能最终显示网页内容。

重要说明：

1. 当使用UDP（用户数据报协议）时，是不会触发TCP建链。
2. TCP是一种可靠的连接，保证了数据的准确性，这个过程通常包括三次握手。在三次握手期间，用户可以通过TCP连接进行可靠的数据传输，即数据不会丢失、重复或乱序。在建立TCP连接后，用户可以发送和接收数据。
3. 域名解析时使用UDP协议： 客户端向DNS服务器查询域名，一般返回的内容都不超过512字节，用UDP传输即可。 不用经过TCP三次握手，这样DNS服务器负载更低，响应更快。 虽然从理论上说，客户端也可以指定向DNS服务器查询的时候使用TCP，但事实上，很多DNS服务器进行配置的时候，仅支持UDP查询包。

在建立TCP连接后，就可以进行HTTP（超文本传输协议）或HTTPS（安全超文本传输协议）通信了。

重要说明：

1. HTTP和HTTPS是两种不同的协议，它们之间的主要区别在于安全性。HTTP是一种明文协议，即数据在传输过程中是未加密的，容易被中间人攻击或窃取。而HTTPS是一种加密协议，通过SSL/TLS协议对数据进行加密传输，从而保证数据的安全性。
2. HTTP和HTTPS业务，都需要建立TCP连接。

5. 切换流程

在LTE网络中，切换流程主要包括X2切换和S1切换两种类型。其中，X2切换又可以分为不带有SWG更新的X2切换和带SGW更新的X2切换。

切换流程的主要目的是在UE移动过程中保持数据传输的连续性，避免因小区切换而导致的通信中断。

X2切换

X2切换是指在两个eNB之间通过X2接口进行的切换。这种切换方式的优点是切换速度快，因为X2接口的延迟较低。

• 不带有SWG更新的X2切换：在这种切换方式中，SGW（服务网关）不需要更新承载信息，因为数据路径没有发生变化。
• 带SGW更新的X2切换：在这种切换方式中，SGW需要更新承载信息，因为数据路径发生了变化。

S1切换

S1切换是指在两个eNB之间通过S1接口进行的切换。这种切换方式的延迟相对较高，但可以支持更复杂的网络拓扑结构。

切换流程的具体步骤包括：

1. 测量控制：MME向UE发送测量控制消息，指示UE测量邻区信号强度。
2. 测量报告：UE根据测量控制消息的要求，向MME发送测量报告。
3. 切换决策：MME根据测量报告决定是否进行切换。
4. 切换准备：MME向目标eNB发送切换请求消息。
5. 切换执行：目标eNB向UE发送切换命令，UE执行切换。
6. 切换完成：UE在目标eNB上完成切换，并向MME发送切换完成消息。

通过上述切换流程，可以确保UE在移动过程中保持数据传输的连续性，从而提供更好的用户体验。

本文详细介绍了LTE网络中的关键信令流程和业务流程，包括Attach过程、Service Request、E-RAB建立、用户上网流程以及切换流程等内容。这些流程是LTE网络正常运行的基础，对于理解LTE网络的工作原理具有重要意义。