4G无线网络原理及优化
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2.2 S1连接建立

RRC建立成功后,eNodeB将RRC连接建立完成消息携带的NAS消息通过初始UE消息发送给MME,开始建立专用S1连接。当eNodeB收到MME发来的初始上下文建立请求消息后,完成S1连接建立,如图2-7所示。

图2-7 S1连接建立流程

S1连接建立流程说明如下(参见3GPP TS 36.413[3]第9.1.4节和第9.1.7节)。

(1)Initial UE Message(初始UE消息),由基站发往核心网,携带服务小区的TAI、ECGI、RRC建立原因,如mo-data、mo-access、mo-signalling,以及NAS消息等,请求在核心网创建上下文。eNodeB收到RRC连接建立完成消息,将给UE分配专用的标识eNodeB-UE-S1AP-ID,并将RRC连接建立完成消息中的NAS消息和S1APID填入初始UE消息中,发送给MME。

(2)Initial Context Setup Request(初始上下文建立请求),由核心网发往基站,消息中包含分配的SGW地址(即IE中的传输层地址), GTP-TEID,承载QoS,安全上下文等。MME收到初始UE消息后根据网络建立的具体原因处理UE业务请求,为UE分配专用的标识MME-UE-S1AP-ID,用于建立eNodeB和MME间的信令路由,指示eNode B为该UE分配资源建立数据承载。

(3)Initial Context Setup Response(初始上下文建立响应),由eNode B发往MME,消息中包含eNodeB地址(即IE中的传输层地址), GTP-TEID,接受的EPS承载列表,拒绝的EPS承载列表。

图2-8、图2-9、图2-10所示分别为初始直传消息、初始上下文请求消息和初始上下文响应消息携带的信息内容。

图2-8 初始直传消息

注:初始UE消息必须包含eNodeB UE S1AP ID, NAS协议数据单元、TAI、全球小区识别码(ECGI)、RRC连接建立原因。有时也会携带S-TMSI、闭合用户组(CSG)ID和GUMMEI信息。

图2-9 初始上下文请求消息

注:初始上下文建立请求消息主要包括MME UE S1AP ID、eNodeB UE S1AP ID、UE聚合最大速率、请求建立的ERAB列表(包含ERAB ID、ERAB级的QoS参数、SGW IP地址、GTP-TEID和NAS协议数据单元)、UE安全能力、安全密钥。根据UE状态和业务类型(如业务类型、是否初次接入等),也可能会携带UE无线能力信息、CSFB回落指示、RAT/频率优先级等信息。

图2-10 初始上下文响应消息

注:初始上下文建立响应消息主要包含MME UE S1AP ID、eNodeB UE S1AP ID、建立的ERAB列表(包括建立的ERAB ID、eNodeB IP地址、GTP-TEID)。如果ERAB建立失败,则初始上下文建立响应消息返回ERAB建立失败列表和失败原因信息。

S1建立过程中可能出现核心网不响应UE消息的情况。这时需要检查MME的配置是否正确,如在初始UE消息中的TAC在MME中是否有效,传输层地址配置是否正确,如果配置正常则需要与MME联合定位。