关键词：
连接建立（精选四篇）
连接建立 篇1
关键词：LTE,RRC,实体,状态
0 引言
无线资源控制子层 (RRC) 位于空中接口 (Uu接口) 的L3层的最底层, 属于接入层, 主要完成无线资源的控制和管理功能[13]。
1 RRC子层的协议模型
RRC子层的功能模型包含了6个功能实体, 分别为:
系统信息采集功能实体:广播系统信息, 包括NAS公共信息、适用于RRC_IDLE状态的UE小区选择 (重选) , 邻近小区信息和适用于RRC_CONNECTED的UE信息, 如公共信道配置信息, 以及ETWS、CMAS通告信息。
连接控制功能实体:寻呼、建立/保持/释放UE和E-UTRAN之间的RRC连接连接/重配置/释放无线承载、QoS控制、无线链路失败恢复以及无线资源配置控制如ARQ、HARQ配置的分配/修改、DRX配置。
安全性控制功能实体:初始安全性激活, 产生接入层密钥, 配置层2的加密和完整性保护所需参数。
移动性控制功能实体:同频和异频切换、相关的安全性处理, 即算法和密钥的更新, 以及在UE和E-UTRAN之间传送的RRC上下文信息。
测量配置和报告实体:建立/修改/释放测量, 包括同频、异频和不同的系统之间的测量、建立和释放测量间隔、测量报告。
ASN.1编解码功能实体:负责由UE发送和接收的消息的编解码。UE端的RRC模型如图1所示[23]。
RRC子层通过原语接受下层提供的服务:期望PDCP层的加密和完整性保护、RLC层信息的可靠和按序传输, 保证不引进重复的数据包而且要求支持分段和联接。
RRC子层通过原语向上层提供服务:公共控制信息的广播、对处于RRC_IDLE的UE的通告, 如来电, ETWS通告, CMAS通告、专用控制信息的传送[3]。
每个UE在每个核心网域最多只能存在一个信令连接。RRC子层把一个UE的信令连接映射到一个单一的RRC连接上。建立UE与E-UTRAN之间不同CN域的信令连接, 首先必须建立一条UE与E-UTRAN之间的RRC连接。当建立了RRC连接, UE就进入了连接状态。UE被分配一个无线网络临时标识 (RNTI) , 该标识用来在公共传输信道上标志UE。存在两种类型的无线网络临时标识。eNB为每个具有一个RRC连接的UE分配一个C-RNTI。通过C-RNTI, UE可以在专用控制信道上通信。当为一个eNB创建一个新的UE上下文时, E-UTRAN总是为UE分配一个C-RNTI, 但是UE只是在公共传输信道上进行通信时才使用它的C-RNTI。当RRC连接释放或RRC连接失败时, UE离开连接状态进入空闲状态[4]。
2 RRC的状态及状态间的转换
UE在开机到发送一个RRC连接建立请求之前一直处于E-UTRAN空闲状态。在空闲状态下, UE与终端不存在RRC连接, UE的识别通过非接入层标识 (如MSI) 来区别。当要寻找一个特定的UE时, E-UTRAN在一个小区内向所有的UE或是向监听同一寻呼时段的所有UE发送寻呼消息。RRC连接建立之后UE进入E-UTRAN连接状态, 此时将分配一个无线网络临时标识 (C-RNTI) 作为公共信道上的UE标识。E-UTRAN连接状态下的RRC子状态反映了UE与E-UTRAN之间的连接级别以及在该状态下无线资源和无线信道的配置情况。
在连接状态下, UE同E-UTRAN的连接级别由正在传输的无线承载的服务质量要求和那些无线承载上的业务的特性来决定。
UE连接到E-UTRAN的不同级别包括:
(1) 没有信令连接存在, UE处于空闲状态并与E-UTAN没有关系, 只与CN有关系。为了进行数据传输, 必须建立起一个信令连接。
(2) 信令连接存在, 当至少有一条信令连接存在时UE处在空闲状态, 并在UE和E-UTRAN之间存在一条RRC连接, UE的位置在不同的级别:
E-UTRAN注册区集:知道UE的位置在E-UTRAN注册区级, 这是一个小区集。
小区集:知道UE的位置在小区级, 数据传输使用通用传输信道 (随机接入信道、下行共享信道、公共传输信道) 或是专用传输信道[5]。
状态转移图如图2所示。当UE发送RRC连接请求, UE就开始了从空闲状态到E-UTRAN连接状态的转换。该转换的触发条件是UE收到寻呼或是非接入层的连接建立请求。当收到RRC连接建立消息之后, UE给分配了用于传输的专用信道, 那么UE就进入了E-UTRAN连接状态。若是UE接收到连接建立拒绝或是在建立过程中发生了无限链路失败, UE可能重新进行小区选择, 而返回空闲状态[6]。
3 RRC连接建立过程
RRC连接建立过程由UE的高层发起, 例如响应寻呼消息或是UE发起呼叫。在RRC连接建立过程中, 首先判断是否允许接入, 如果允许接入, UE的RRC子层在上行CCCH使用TM RLC模式发送RRCConnectionRequest消息。RRC判断接入允许的过程, 通过高层传给RRC的连接建立原因和相关定时器的工作情况以及保存在USIM卡中的接入类 (AC) 中和系统广播消息中的对应的AC映射情况来判定。
RRC子层发送RRC连接建立请求的消息内容, 包括UE的初始标识 (S-TMSI) 、连接建立原因等子消息单元。其中连接建立的原因由上层决定, 并且选取UE初始标识的优先级如下:
(1) 如果高层提供一个S-TMSI, 选择S-TMSI作为UE的初始标识。
(2) 否则, 产生一个在0..240-1之间的随机数, 并将此值作为UE的初始标识。
UE在物理随机接入信道上 (PRACH) 发送连接建立请求消息, 而这个过程中媒体接入控制子层 (MAC) 将进行PRACH发送控制过程。
E-UTRAN在经过接入控制算法后允许U E的接入, 则在下行CCCH上采用TMRLC模式发送RRCC onnection Setup消息。U E端接收到RRC连接建立消息后, 根据消息中的无线资源配置专用信息, 配置M A C层, 同时物理层进行收发同步。在收到物理层的同步指示后, 配置RLC建立层2信令连接, 同时通过在DCCH上采用AM RLC模式发送RRCConnectionSetupComplete消息, 消息的内容是由高层配置的。该过程主要是建立SRB1。RRC连接建立的消息流程图如图3所示[7][8]。
网络端接收到UE端发来的连接建立完成消息, 就要初始化安全性激活进程, E-UTRAN通过DCCH, 采用AM RLC模式发送SecurityModeCommand消息, UE接收到该消息, 利用该消息中的加密算法和完整性保护算法以及从EMM来的KeNB密钥来推导出RRC层的加密密钥、KRRCenc完整性保护密钥KRRCint、用户平面的加密密钥KUPenc。当请求底层进行加密和完整性保护的时候, 将这些密钥和相关参数传送给底层。
完成了初始安全性激活, UE端要进行连接重配置过程, 这个过程主要是建立SRB2和一个或若干个DRBs、进行MAC-mainConfig、物理信道的配置以及任何相关的专用NAS信息和安全性配置。
UE端进行连接建立 (建立SRB1) , 完成初始安全性激活以及执行连接重配置后, 就可以进入正常通信[9][10]。
4 结语
与TD-SCDMA系统相比, 本文介绍的LTE系统终端RRC的协议模型更简单, 连接过程也采用了一些新的技术方法, 为资源充分利用提供条件, 并增强了安全性。当然, LTE实施中仍存在一些值得研究的地方, 比如安全性激活过程AS密钥的推导。LTE正逐步走向成熟, 3GPP LTE标准即将冻结, 随着技术的完善, LTE将拥有广阔的空间。
参考文献
[13]GPP TS36.300, 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) , Overall description, Stage2 (Release8)
[23]GPP TS36.331, 3rd Generation Partnership Project, Technical Specification Group Radio Access Network, Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) Radio Resource Control (RRC) , Protocol Specification (Release8)
[3] (法) Pierre Lescuyer Thierry Lucidarme著, 李晓辉, 崔伟译.演进分组系统 (EPS) :3G UMTS的长期演进和系统结构演进[M].北京:机械工业出版社, 2009.
[4]张克平.LTE-B3G/4G移动通信系统无线技术[M].北京:电子工业出版社, 2008.
[5]胡灏.长期演进网络及其中用户设备状态的转换方法P].中国:200610005623.3, 2007年7月.
[6]胡现岭, 李小文.LTE空中接口协议结构及RRC层研究[J].数字通信.2009年第1期:19-22.
[7]斯斌和, 王海清, 杨新.TD-SCDMA终端RRC连接建立过程研究及实现[J].电信技术.2006年第2期:115-118
[8]陈吕洋, 李小文.TD-SCDMA系统终端RRC连接建立过程研究[J].现代电子技术.2005年第4期:79-81.
[9]Pekka H.J.Perala, Antonio Barbuzzi, Gennaro Boggia, and Kostas Pentikousis.Theory and Practice of RRC State Transitions in UMTS Networks[J].IEEE Broadband Wireless Access Workshop.2009年7月.
TCP如何建立/拆除连接 篇2
TCP如何建立连接
图 1TCP 首部格式中SYN 标志位仅使用在建立TCP 连接的过程中，TCP 建立连接的过程被称为“三路握手“连接，即一般通信双方共需要传输三个数据包方能成功建立一个TCP 连接，我们通常将建立连接作为使用TCP 协议理所当然的前导过程，但很少去质疑这样一个建立连接过程的必要性。
实际上，使用TCP 协议必须首先建立一个连接是保证TCP 协议可靠性数据传输的基本前提（当然由于TCP 协议是一个有状态协议，必须通过某种机制进行通信双方状态上的同步，而建立连接就是这样一种机制）。
至于为何需要三个数据包，原因是建立连接过程中信息的交换必须至少使用三个数据包，从下文的分析来看，建立连接最多需要使用四个数据包。需要再次提到的是：SYN 标志位只是用在建立连接的三个（或者四个）数据包中，一旦连接建立完成后，之后发送的所有数据包不可设置SYN 标志位。单从保证数据可靠性传输角度而言，TCP 协议需要在正式数据传输之前首先进行某些信息的交换，这个信息即是双方的初始序列号（另外的一些信息包括最大报文长度通报等）。
诚如前文所述，序列号的使用对于 TCP 协议而言至关重要，在正式数据传输之前，双方必须得到对方的初始字节数据的编号，这样才有可能对其所接收数据的合法性进行判断，才有其它的对数据重复，数据重叠等一系列问题的进一步判别和解决。故交换各自的初始序列号必须在正式数据传输之前完成，我们美其名曰这个过程为连接建立过程。至于双方TCP 协议各自状态的更新主要是软件设计上可靠性保证的一个辅助，并非这个所谓的建立过程所主要关注的问题，
初始序列号的交换从最直接的角度来说需要四个数据包：
1>主机 A 向主机B 发送其初始序列号。
2>主机 B 向主机A 确认其发送的初始序列号。
3>主机 B 向主机A 发送其初始序列号。
4>主机 A 向主机B 确认其发送的初始序列号。
我们将<2><3>两步合为一步，即B 向A 确认其（A 之前发送的）初始序列号的同时发送其（即B 自己的）初始序列号。所谓确认数据包即将数据包的ACK 标志位设置为1 即可。注意这三个（或四个）数据包中SYN 标志位设置为1，而且SYN 标志位也仅在这三个（或四个）数据包中被设置为1。
此处有一个问题：即A，B 主机在通报各自初始序列号的同时能否传输一些正常数据，原理上可以（TCP 协议规范上并没有说不可以），但是大多数实现在通报初始序列号时都不附带正常数据，而是将其作为一个单独的过程，由此正式确立建立连接一说。
TCP如何拆除连接
当前连接的双方都可以发起拆除连接操作，但简单的拆除连接可能会造成数据丢失。为此，TCP采用四次握手的方式拆除连接。
四次握手与三次握手类似：
①1发拆除请求
②2收到请求，并发确认，1收到该确认后，不再发送数据，但任然会接收数据（半连接）
③2发拆除请求
PDN连接建立时延探讨 篇3
中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司 523000
摘要：省公司SOC平台统计反馈东莞等粤东华为核心网片区的PDN建立时延总体比其他非华为片区要长，为了找出东莞该指标较长的关键流程、根本原因，以便针对性开展优化，特进行了本文的分析研究。
关键词：PDN；延时；分析
现网约有80%的PDN建立是嵌入在attach流程中，嵌入在attach流程的时候，分别对应的嵌入主题消息为attach request和attach accept。
一、PDN建立时延定义
1、嵌入attach式PDN建立时延
Attach Request/PDN Connectivity Request至Attach Accept时延；对核心网而言，主要包括Attach request/PDN Connectivity Request、Create session request/response、Attach accept等，而现网中，Attach流程往往还会包含ID鉴别、鉴权加密/安全保护、S6a口的HSS鉴权和签约数据查询更新、SGS口位置更新（对于联合附着）等流程。Attach中的PDN建立过程，涉及UE、ENB、MME、HSS、SGW、PGW等多个网元及LTE Uu口、S1-C口、S6a口、S11口、S5/S8等多个接口，流程较为复杂，每一个节点和子流程的耗时都会影响最终的PDN建立时延。
2、单独PDN建立流程：
PDN Connectivity Request至PDN Connectivity Request Accept的时延。
二、ATTACH过程中PDN建立时延主要影响因素
结合信令流程及在实际分析中總结，影响Attach过程时延的主要因素有：
1、是否包含Identity过程及该流程耗时长短；
2、是否包含Authentication鉴权过程及该流程耗时长短；
3、是否包含Security mode过程及该流程耗时长短；
4、HSS鉴权（S6a口 3GPP-Authentication）及S6a口Update Location过程耗时；
5、S11口Create session过程耗时；
6、SGS口联合位置更新时延（对于联合附着）。
三、东莞与省内异厂家设备地市PDN建立时延现状对比
1、PDN建立整体时延现状
City核心网设备DatePDN建立时延msPDN建立请求次数PDN建立成功次数用户原因失败次数成功率成功率（去除用户原因）
东莞华为5月23日815.4798019155334860196619354.43%74.49%
东莞华为5月24日825.7799530295483177197847455.09%74.97%
东莞华为5月25日817.4190050934739230177444352.63%72.33%
江门中兴5月23日634.18134302395398911609971.03%79.68%
江门中兴5月24日655.22134917496947211654571.86%80.49%
江门中兴5月25日626.7613505669714067248771.93%77.29%
佛山爱立信5月23日230.262672386523663219111933288.55%92.74%
佛山爱立信5月24日230.77288125142627956024596291.21%92.06%
佛山爱立信5月25日228.25249317492225564167475989.27%91.97%
随机挑选分别使用爱立信核心网设备和中兴核心网设备的佛山与江门两地市与东莞进行对比，可知确实是东莞的PDN建立时延较长，比江门长约170ms至200ms左右，比佛山长接近600ms。
四、嵌入attach式PDN建立时延现状
City核心网设备DatePDN建立时延msPDN建立请求次数PDN建立成功次数用户原因失败次数PDN建立成功率PDN建立成功率
（去除用户原因）
东莞华为5月23日911.8786646835110885175437161.95%82.20%
东莞华为5月24日920.8788456935291145170414162.64%81.91%
东莞华为5月25日908.8779963364613401156772762.10%81.70%
江门中兴5月23日719.98109118491212513317483.87%96.08%
江门中兴5月24日729.33111744594453514119184.70%97.33%
江门中兴5月25日707.45109456791846314888084.02%97.62%
佛山爱立信5月23日233.83260520492341721856689589.89%92.06%
佛山爱立信5月24日234.8328028574259525264668192.59%92.76%
佛山爱立信5月25日231.6824290540220673059074990.85%91.22%
东莞、江门、佛山三地市嵌入attach过程的PDN建立时延对比，仍然是东莞的PDN建立时延较长，比江门长约200ms左右，比佛山长约680ms左右。
五、单独PDN建立时延现状
针对PDN事件，我司现有LTE信令平台目前是将嵌入Attach式PDN和单独PDN混合入库，未对单独PDN建立事件进行区分，故当前暂无法对单独PDN建立时延进行统计。上文的嵌入attach式PDN建立时延则是通过Attach Accept时延统计得到。
六、东莞PDN时延较长问题分析
东莞嵌入attach式PDN建立时延长分析
1、附着类型维度PDN建立时延对比分析
city核心网设备date附着类型PDN建立时延msPDN建立请求次数PDN建立成功次数用户原因失败次数PDN建立成功率PDN建立成功率
（去除用户原因）
东莞华为5月24日EPS Attach853.182503661146563934498061.48%75.26%
东莞华为5月24日IMSI Attach946.8063420323825506135916163.10%84.53%
江门中兴5月24日EPS Attach645.943259962824523063586.96%96.36%
江门中兴5月24日IMSI Attach753.1976518862967310253982.56%95.96%
佛山愛立信5月24日EPS Attach188.82810018472946901680690.06%90.26%
佛山爱立信5月24日IMSI Attach252.8119928390186578362987593.62%93.77%
由统计对比分析可知，无论是EPS Attach（双待终端的附着）还是IMSI Attach（单待终端的附着，需要进行SGS口的联合LAU）类型的附着过程，东莞的PDN建立时延均比其他地市要长，东莞本地自身比较，IMSI Attach类型的附着过程的PDN建立时延较EPS Attach类型附着过程的PDN建立时延要长近100ms左右，这一点与江门略短、比佛山长。
另外，三个地市IMSI Attach（单待终端的附着或联合附着）附着类型中的PDN建立成功次数在嵌入attach式PDN建立成功次数中的占比分别为72.30%、69.03%、71.10%，相差不大，均在70%上下。
2、MME维度PDN建立时延对比分析
dateMMEPDN建立时延msPDN建立请求次数PDN建立成功次数用户原因失败次数PDN建立成功率PDN建立成功率
（去除用户原因）
5月23日DOGMME101BHw905.642521100148427952472961.10%81.92%
5月23日DOGMME102BHw935.40107267467041922829964.94%86.22%
5月23日DOGMME201BHw909.092534547147271750607161.54%81.51%
5月23日DOGMME202BHw910.222536362148347049527261.94%81.46%
5月24日DOGMME101BHw912.962575429151499051957061.09%81.27%
5月24日DOGMME102BHw955.40105789368638119089567.44%85.48%
5月24日DOGMME201BHw914.652618646154700850559262.21%81.51%
5月24日DOGMME202BHw919.512593725154276648808462.67%81.48%
5月25日DOGMME101BHw900.892315735132473147192361.07%81.45%
5月25日DOGMME102BHw938.9097209359448918458365.39%84.38%
5月25日DOGMME201BHw909.682370160134914846313461.62%81.16%
5月25日DOGMME202BHw902.632338348134503344808762.22%81.38%
东莞四个MME的嵌入attach式PDN建立时延均比较长，都在910ms以上，其中MME102承载的PDN连接次数只有其他MME的一半左右，但PDN建立时长却始终较其他MME长30至40ms左右，需要核实该MME的负荷（是否还承载了其他地市较多的业务致总体负荷较高）及性能。
3、APN维度PDN建立时延对比分析
东莞APN维度PDN建立时延：
city核心网设备dateAPNPDN建立时延PDN建立请求次数PDN建立成功次数用户原因失败次数成功率成功率（去除用户原因）
东莞华为5月24日CMNET913.645437425465998466933185.70%98.01%
东莞华为5月24日GXDUMMY972.531754611754610100.00%100.00%
东莞华为5月24日TINGJI936.191489721489413099.98%100.00%
东莞华为5月24日CMWAP969.55135734998683207573.58%97.21%
东莞华为5月24日TJ1014.3597582975820100.00%100.00%
東莞华为5月24日TEMP915.0657224572081499.97%100.00%
东莞华为5月24日BOSSTJFT583.183792037916399.99%100.00%
东莞华为5月24日CMHK2679.9111152104728993.90%94.70%
东莞华为5月24日QX877.9324242423199.96%100.00%
东莞华为5月24日INTERNET4321.4774151620269.64%96.90%
东莞华为5月24日SPMODE2181.9415864174726.29%29.26%
东莞华为5月24日LTE3849.209291098.91%98.91%
东莞华为5月24日E-IDEAS4201.8225438311303.26%47.70%
东莞华为5月24日UNET3521.796046646810.93%88.41%
东莞华为5月24日TEMP47581.0041410100.00%100.00%
东莞华为5月24日SHWAP5055.731972217111.17%97.97%
东莞华为5月24日JPSPIR3481.001713176.47%82.35%
东莞华为5月24日NODATA2752.1513130100.00%100.00%
东莞华为5月24日YESINTERNET4096.5812120100.00%100.00%
东莞华为5月24日CMITOP1058.00770100.00%100.00%
东莞华为5月24日MOPERA4368.00330100.00%100.00%
东莞华为5月24日HBDSOA974.00110100.00%100.00%
东莞华为5月24日DIALOGBB1567.00110100.00%100.00%
东莞华为5月24日IMS1077.00110100.00%100.00%
东莞华为5月24日GZPACS01700.00110100.00%100.00%
东莞华为5月24日PORTALMMM6834.00110100.00%100.00%
东莞华为5月24日DGHADZ864.00110100.00%100.00%
东莞地市，PDN建立次数主要集中在CMNET、GXDUMMY、TINGJI、CMWAP、TJ、TEMP、BOSSTJFT、CMHK等数个APN上，除TEMP/CMHK的PDN建立时延较长外，其他基本在900ms至1000ms之间。
4、PDN建立S1口子流程分步时延分析
嵌入Attach式PDN建立流程，在S1口涉及的相关子流程主要有，Identity流程、Authentication流程、Security mode流程，但是该三个子流程并非在所有的Attach事件中均必须经历，下文将从这三个子流程都具备的嵌入Attach式PDN建立流程及嵌入Attach式PDN建立总体子流程的分步时延进行分析。
七、东莞单独PDN建立时延分析
我司现有LTE信令平台目前是将嵌入Attach式PDN和单独PDN混合入库，未对单独PDN建立事件进行区分，故当前暂无法对单独PDN建立进行分析。
八、总结
针对PDN事件，由于我司LTE信令平台目前是将嵌入Attach式PDN和单独PDN混合入库，未对单独PDN建立事件进行区分，故当前暂无法对单独PDN建立时延进行统计。本文主要是对占比在80%以上的嵌入式Attach式PDN建立时延进行分析。
连接建立 篇4
关键词：LTE,ESM,TTCN,PDN连接,附着过程
1 引言
面对高速的数据传输,LTE系统取消了低速率CS域,仅由PS域构成,数据传输实现了全IP化。作为在UE和一个PLMN外部包数据网络(PDN)之间实现IP连接的PDN连接业务成为数据传输的必要手段,其目的是建立默认承载。LTE系统通过引入默认承载的概念,同时在开机注册(Attach过程)时伴随PDN连接的建立,从而实现“永久在线”,使用户在体验高速上网的同时,保证信息的实时性[1,2]。笔者对Attach过程中的PDN连接过程以及默认承载的建立流程与实现进行了讨论。
2 LTE协议栈总体结构
根据3GPP协议中对LTE协议栈层次结构的描述,可以将LTE系统终端协议栈划分为如图1所示的结构[3,4]。
对于PDN连接过程的处理,主要由NAS层的ESM(EPS Session Management)模块完成[5]。由图1可知,与ESM相关的模块包括EMM,RABM和SPVESM。其中,EMM主要为PS域提供移动性管理服务,同时为ESM提供连接管理服务;RABM主要负责EPS承载上下文和DRB之间的映射关系,将SPVCOM传来的数据传输到PDCP;SPVESM是负责与ESM通信的SPV子模块,主要判断承载是否可以建立。
接入层主要负责与接入相关的操作。其中,RRC主要完成无线资源的管理和控制功能;PDCP是一个多实例的模块,主要对IP数据进行加解密以及对数据进行压缩和解压缩;RLC主要是对数据链路的控制,完成对数据的重组;MAC完成逻辑信道和传输信道之间的映射,是数据的复用和去复用[4]。
由于ESM模块是多实例的,如果整体考虑,会造成实例管理混乱。为更好地管理每一个ESM实例,笔者设计了一个CMC模块,它负责将发送到ESM模块的信号中转到相应的实例,同时实现多个实例的创建、修改和删除,其结构如图2所示。
3 PDN连接建立过程的设计
开机注册是一个复杂的过程,包含很多子过程,比如在注册过程中包含鉴权、用户身份验证和安全模式控制等过程,用以验证用户的合法性、为用户提供加密等。PDN连接建立过程是其中重要的过程,在连接建立过程期间,还伴有网络为终端分配无线承载资源等行为。
3.1 ESM过程地址处理原则
由于ESM模块是多实例的,因而正确地将消息发送给对应的实例是十分重要的。ESM过程的地址处理主要由PTI和EBI两个参数完成,当SSM发送SMREG_EPS_ACTIVATE_REQ原语给CMC时,CMC分配PTI作为当前ESM实例的区分。当收到ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUET消息(此消息包含PTI和EBI值)后,CMC依据PTI值将消息发送给PTI对应的实例,之后PTI值无效,ESM实例会删除这个PTI值,使CMC可以再次分配此PTI值给别的过程,此时EBI值有效,且在PDN去连接之前唯一地标识这个实例,并且之后与此ESM实例相关的过程,都用EBI来标识。具体处理方式如图3所示。
其中,a和e表示具体的值,unassigned表示不存在值,用默认值0表示。
3.2 PDN连接建立过程的设计
开机附着时注册到PLMN,应用层会发消息给EMM,通知其发起Attach过程。此时SPVESM通过SMREG_EPS_ACTIVATE_REQ消息指示ESM发起PDN连接过程。消息首先发送到CMC,CMC会建立ESM实例,然后将消息转发到这个ESM实例,同时CMC会为此ESM实例分配PTI。ESM通过EMMESM_ESTABLISH_REQ将PDN CONNECTIVITY REQUEST消息发送给EMM,消息中指明UE对IP版本的能力要求(PDN Type)。EMM在收到开机信号后将完成读USIM卡、搜网等操作,之后将PDN CONNECTIVITY REQUEST消息作为一个IE(Information Element)添加到ATTACH REQUEST消息中,发送给RRC。为了尽可能地避免因信令交互造成的通信速率降低,RRC将ATTACH REQUEST消息整合到RRCConnectionSetupComplete消息中,通过下层发送到网络,等待网络的响应。由于这个过程是伴随Attach过程一块进行的,因此ESM模块不开启定时器,所有的定时操作都由EMM控制。
RRC收到网络发来的RRCConnectionReconfiguration后,将radioResourceConfigDedicated IE中DRB与EBI的映射关系通知RABM,同时将dedicatedInfoNASList中的内容拆分成多条NAS消息,逐条发送给EMM。当EMM收到ATTACH ACCEPT消息后将消息的ESM message container IE(即ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST消息)发送给CMC,CMC根据PTI值将消息转发到相应的实例,此后PTI值失效,CMC会用EBI值唯一标识这个实例。ESM解析其中的QoS,APN,PDN address(即IP地址)等参数,询问SPVESM当前默认EPS承载是否能够建立。收到SPVESM的SMREG_EPS_ACTIVATE_RSP(此消息表明上层同意默认承载建立)后,ESM通知RABM默认EPS承载上下文已经建立,同时回复网络ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT ACCEPT。最后,ESM发送SMREG_EPS_ACTIVATE_CNF给SPVESM。至此,整个过程完成[6,7]。消息流程如图4所示。
4 PDN连接建立过程的仿真
为验证方案的可行性,笔者利用Telelogic AB公司的TTCN Suites测试工具对PDN连接建立过程进行了仿真,其MSC图如图5所示[8,9]。
收到网络的Attach Request消息,UE回复网络Attach Complete。其数据完全符合3GPP 24301协议中对消息结构的规定,与笔者的设计方案完全相同,实现了PDN连接过程的功能。
5 小结
LTE系统是将移动通信与宽带无线接入技术相融合,采用新的基于全IP的PS域,逐步趋近于典型的IP宽带网结构。同时由于希望更好地实现“永久在线”,在QoS中引入默认承载等新概念[10,11]。PDN连接过程是UE接入IP网络的首要过程,也是UE进行注册必备的过程,它的成功与否直接关系到UE是否正常运行。笔者对PDN连接过程作了详细的阐述,而要使UE进行数据传输,还需要承载资源分配等过程的支持,这将是以后研究的重点。
参考文献
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