在每个流程中,我们将重点关注：
（图片来源网络，侵删）
- 流程目的：这个流程是做什么的。
- 关键节点：涉及哪些网元（UE, eNB, MME, S-GW, P-GW等）。
- 信令交互步骤：消息是如何一步步传递的。
- 核心参数解读：解读每个关键消息中最重要的参数,并说明其作用。
核心网元与接口简介
在解读流程前，先简单了解下涉及的网元和接口,这有助于理解信令的走向。
- UE (User Equipment)：用户设备,如手机。
- eNB (Evolved NodeB)：LTE基站，负责无线接入，与UE进行无线通信,并连接核心网。
- MME (Mobility Management Entity)：移动性管理实体，核心网大脑，负责移动性管理（如附着、寻呼）、鉴权、选网等。
- S-GW (Serving Gateway)：服务网关，负责UE的数据包路由和转发,是UE在数据面的锚点。
- P-GW (PDN Gateway)：分组数据网络网关，负责与外部数据网络（如Internet）的连接,是UE与外网通信的锚点。
- HSS (Home Subscriber Server)：归属用户服务器，存储用户签约信息（如IMSI, APN等）。
- PCRF (Policy and Charging Rules Function)：策略与计费规则功能,负责制定QoS策略和计费规则。
关键接口：
- Uu：UE与eNB之间的无线接口。
- S1-MME：eNB与MME之间的控制面接口。
- S1-U：eNB与S-GW之间的用户面接口。
- S11：MME与S-GW之间的接口。
- S5/S8：S-GW与P-GW之间的接口（S5用于非漫游，S8用于漫游）。
附着流程
附着是UE开机或从其他网络返回LTE网络时,向网络注册以获得数据服务能力的核心流程。
流程目的
- 在网络中注册UE的身份。
- 为UE分配一个IP地址，使其能够访问PDN（Packet Data Network，如Internet）。
- 建立默认承载,为后续数据传输建立通道。
关键节点
UE -> eNB -> MME -> S-GW -> P-GW -> HSS
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信令交互步骤
- UE -> eNB:
ATTACH REQUEST(附着请求) - eNB -> MME:
Initial UE Message(初始UE消息,携带附着请求) - MME -> HSS:
Update Location Request(更新位置请求) - HSS -> MME:
Update Location Answer(更新位置响应,返回用户签约数据) - MME -> S-GW:
Create Session Request(创建会话请求) - S-GW -> P-GW:
Create Session Request(创建会话请求) - P-GW -> S-GW:
Create Session Response(创建会话响应,返回分配的IP地址) - S-GW -> MME:
Create Session Response(创建会话响应) - MME -> eNB:
Initial Context Setup Request(初始上下文建立请求) - eNB -> UE:
RRC Connection Reconfiguration(无线资源控制重配置消息,携带IP地址等) - UE -> eNB:
RRC Connection Reconfiguration Complete(重配置完成) - eNB -> MME:
Initial Context Setup Response(初始上下文建立响应) - MME -> UE:
ATTACH ACCEPT(附着接受) - UE -> MME:
ATTACH COMPLETE(附着完成)
核心参数解读
| 消息名称 | 关键参数 | 参数解读 |
|---|---|---|
ATTACH REQUEST |
EPS Attach Type |
附着类型，指示是普通附着、紧急业务附着、联合附着（同时进行EPS和IMS附着）还是从非3GPP网络返回的附着。 |
GUTI (Globally Unique Temporary Identity) |
全球唯一临时标识，如果UE已有GUTI，则带上，用于快速识别UE，避免每次都使用IMSI。 | |
Old GUTI |
上一个GUTI，用于TA更新场景。 | |
UESpecific DRX Parameters |
UE特定的非连续接收参数，告诉网络UE希望以何种频率监听寻呼消息，以节省电量。 | |
APN (Access Point Name) |
接入点名称，UE希望接入的外部数据网络标识（如cmnet, 3gnet）。 |
|
Create Session Request (MME->S-GW) |
IMSI |
国际移动用户识别码，用户的唯一标识。 |
Selection Mode |
选网模式，指示P-GW和S-GW的分配策略（如基于HSS指示、UE请求等）。 | |
PDN Connection Type |
PDN连接类型，IPv4, IPv6, 或IPv4v6。 | |
APN |
再次确认UE请求的APN。 | |
Create Session Request (S-GW->P-GW) |
Bearer Contexts Requested |
请求的承载上下文，这里包含默认承载的QoS参数。 |
QCI (QoS Class Identifier) |
QoS等级标识，一个0-255的数值，预定义了数据包的调度、接入等级和链路层特性，QCI=1用于IMS信令（高优先级），QCI=8用于默认承载（普通优先级）。 | |
ARP (Allocation and Retention Priority)` |
分配和保留优先级，用于决定在资源紧张时是抢占还是被抢占。 | |
ATTACH ACCEPT |
GUTI |
MME分配给UE的新GUTI，UE后续附着时使用。 |
TAI List |
跟区列表，告诉UE当前属于哪些跟踪区，当UE进入新的TAI时，需要发起TAU（跟踪区更新）流程。 | |
EPS Attach Result |
附着结果，表示附着成功或失败。 | |
Default Bearer Context Activated |
默认承载激活标志，指示默认承载是否已成功激活。 |
服务请求流程
服务请求是UE从空闲状态转入连接状态，以便收发数据（如浏览网页、发微信）的流程。
流程目的
- 将UE从RRC_IDLE状态转移到RRC_CONNECTED状态。
- 在核心网中为UE重建或激活数据承载。
- 准备好收发用户平面数据。
关键节点
UE -> eNB -> MME -> S-GW
信令交互步骤
- UE -> eNB:
SERVICE REQUEST(服务请求) - eNB -> MME:
Initial UE Message(携带服务请求) - MME -> S-GW:
Modify Bearer Request(修改承载请求,激活承载) - S-GW -> MME:
Modify Bearer Response(修改承载响应) - MME -> eNB:
Initial Context Setup Request/UE Context Modification Request - eNB -> UE:
RRC Connection Reconfiguration - UE -> eNB:
RRC Connection Reconfiguration Complete - eNB -> MME:
Initial Context Setup Response/UE Context Modification Response
核心参数解读
| 消息名称 | 关键参数 | 参数解读 |
|---|---|---|
SERVICE REQUEST |
Service Type |
服务类型，是“信令”（IMS注册、SMS）还是“数据”（上网），这决定了核心网的处理逻辑。 |
PDN Connectivity Request |
PDN连接请求，包含请求激活的APN。 | |
UE Identity |
UE身份，可以是GUTI或IMSI。 | |
Modify Bearer Request (MME->S-GW) |
Bearer Contexts to be modified |
需要修改的承载列表。 |
Cause Value |
原因值，这里通常是ACTIVATE，表示激活承载。 |
切换流程
切换是当UE在移动过程中，当前服务的小区信号变差,需要无缝地切换到另一个信号更好的小区时执行的流程。
流程目的
- 保证业务在移动过程中的连续性。
- 选择一个最佳的目标小区进行服务。
关键节点
源eNB -> 目标eNB -> MME (可能涉及)
信令交互步骤（以X2-based Handover为例，最常见）
- 源eNB -> 目标eNB:
Handover Request(切换请求) - 目标eNB -> 源eNB:
Handover Request Acknowledge(切换请求确认) - 源eNB -> UE:
RConnectionHandoverCommand(切换命令) - UE -> 目标eNB:
RRCConnectionReconfigurationComplete(在目标小区上报告) - 目标eNB -> MME:
Path Switch Request(路径切换请求) - MME -> 源eNB:
UE Context Release Command(UE上下文释放命令) - MME -> 目标eNB:
Path Switch Request Acknowledge(路径切换请求确认) - 源eNB -> 目标eNB:
UE Context Release(释放UE上下文)
核心参数解读
| 消息名称 | 关键参数 | 参数解读 |
|---|---|---|
Handover Request |
Target Cell ID |
目标小区的全球标识。 |
Handover Type |
切换类型，如Intra-LAT (LAT内)、Inter-LAT (LAT间)。 |
|
Bearer Contexts |
需要切换的承载上下文信息，包括QoS、隧道标识等。 | |
UE-AMBR |
UE-聚合最大比特率，切换后，这个值会同步给目标eNB，用于限制UE的总速率。 | |
Handover Request Acknowledge |
New Transport Layer Address |
目标eNB为UE分配的新用户面IP地址（通常是S1-U接口地址）。 |
New GUMMEI / TAI |
目标eNB分配的新的GUMMEI和TAI。 | |
Handover Preparation Information |
切换准备信息，如目标小区的无线资源配置。 | |
Path Switch Request |
UE S1AP ID |
UE在S1接口上的标识。 |
MME UE S1AP ID |
MME侧的UE S1AP ID。 | |
Bearer Contexts |
承载上下文，包含分配给目标eNB的S1-U/S1-C隧道标识。 |
寻呼流程
寻呼是网络在UE处于空闲状态时,主动发起与UE通信的流程。
流程目的
- 唤醒处于RRC_IDLE状态的UE。
- 通知UE有下行的数据或信令（如电话、短信、网络请求）。
关键节点
MME -> eNB -> UE
信令交互步骤
- MME -> eNB:
S1AP Paging(S1AP寻呼消息) - eNB -> UE:
Paging(在PDCCH上下发无线寻呼消息)
核心参数解读
| 消息名称 | 关键参数 | 参数解读 |
|---|---|---|
S1AP Paging |
Paging Identity |
寻呼标识，由S-TMSI (Serving GUMMEI + MME Code) 或 IMSI 组成，eNB根据这个ID确定寻呼哪个UE。 |
Paging Cause |
寻呼原因，指示寻呼的原因，是incoming-IMS-Signalling (IMS信令，如来电), incoming-PS-Data (数据业务), SMS (短信), 还是 ETWS-Notification (地震海啸预警)。 |
|
TAI List |
跟区列表，MME指示eNB在哪些TAI下需要寻呼该UE。 |
TD-LTE的信令流程是一个精心设计的、分层协作的系统，理解这些流程的核心参数，就像是看懂了这些“语言”中的关键词,能够帮助我们：
- 故障排查：通过分析信令失败点（如附着失败、切换失败）和相关参数（如原因值Cause、QoS参数）,快速定位问题根源。
- 网络优化：通过分析TA列表、寻呼频率、切换成功率等参数，优化网络覆盖、减少信令开销、提升用户体验。
- 协议理解：深刻理解LTE网络是如何实现移动性管理、会话管理和QoS保障的。
希望这份详细的解读对您有所帮助！
