LTE教程：机制与流程（第2版）

　　“LTE丛书之学好LTE系列”是专为LTE学习而打造的系列教材，内容脱胎于作者深受好评的LTE在线培训课程，并加以完善和增补，循序渐进，娓娓道来，非常适合LTE自学。本书是“LTE丛书之学好LTE系列”的第三册，专门用于LTE的进阶学习，介绍了LTE系统的待机和联机状态的处理机制，详细讲解了LTE系统的RRC信令流程。本书适合LTE的实施人员，如LTE的网络规划设计人员和LTE的网络优化人员阅读，目标读者为运营商、设计院的工程技术人员，网络优化从业人员以及相关大专院校师生。

　　孙宇彤，LTE学**使，移动通信技术以及IT技能传播者。拥有多年的技术写作经验，出版了多部通信技术专著。建立了《空中接口学园》和《读懂通信》网站。制作和主讲了LTE技术以及IT实用技能的在线培训课程。

第1章　待机状态的处理机制 1

本章导读 2

1.1  终端的工作模式 2

1.1.1  LTE终端的工作模式 2

1.1.2  LTE终端工作模式的差别 3

1.1.3  LTE终端工作模式从何而来 3

1.2  终端的待机状态 5

1.2.1  待机状态的使命 5

1.2.2  待机状态的考量 6

1.2.3  待机状态的任务 7

1.2.4  待机状态的运作过程 9

1.2.5  待机状态：驻留 11

1.2.6  待机状态：PLMN选择 12

1.2.7  待机状态：小区选择 13

1.2.8  待机状态：小区重选 15

1.3  见与思：终端的测量机制与判决 16

1.3.1  什么是测量 16

1.3.2  什么是判决 17

1.3.3  小区选择判据 17

1.3.4  小区重选过程与判据 19

1.4  小区同步机制 22

1.4.1  LTE的时间结构 22

1.4.2  小区同步的过程 24

1.4.3  小区同步的相关信号与信道 25

1.4.4  主同步信号 27

1.4.5  辅助同步信号 29

1.4.6  小结：小区同步的过程 32

1.5  小区广播机制 32

1.5.1  LTE系统信息的种类 32

1.5.2  MIB的内容及其发送方式 33

1.5.3  SIB1的内容及其发送方式 34

1.5.4  其他SIB的内容 36

1.6  位置登记与寻呼机制 37

1.6.1  什么是位置登记 37

1.6.2  什么是位置区 37

1.6.3  LTE系统的位置区 38

1.6.4  什么是寻呼 40

1.6.5  寻呼消息的发送方式 40

1.6.6  寻呼消息的接收方式 43

1.7  总结 44

第2章  联机状态的处理机制 45

本章导读 46

2.1  终端的联机状态 46

2.1.1  什么是联机状态 46

2.1.2  联机状态的使命 46

2.1.3  联机状态的主要处理过程 47

2.2  随机接入 48

2.2.1  随机接入简介 48

2.2.2  挑战1：如何区分终端 50

2.2.3  挑战2：如何避免终端之间的冲突 55

2.2.4  挑战3：如何避免终端之间的干扰 57

2.2.5  小结：随机接入机制 58

2.3  安全机制 60

2.3.1  鉴权 60

2.3.2  加密 61

2.3.3  完整性保护 63

2.3.4  LTE的鉴权方法与流程 63

2.4  资源调度机制 64

2.4.1  资源调度简介 64

2.4.2  下行资源调度 65

2.4.3  上行资源调度 70

2.5  功率控制机制 71

2.5.1  功率控制简介 71

2.5.2  下行功率分配机制 72

2.5.3  上行功率控制机制 75

2.6  测量与切换机制 79

2.6.1  测量与切换 79

2.6.2  测量过程 80

2.6.3  测量相关的事件 83

2.6.4  A3事件及相关算法 84

2.6.5  基站如何确定测量事件 85

2.7  总结 86

第3章　S1和X2接口 88

本章导读 89

3.1  核心网概述 89

3.1.1  核心网架构 89

3.1.2  MME 90

3.1.3  SGW 91

3.2  OSI参考模型 92

3.2.1  分层服务 92

3.2.2  OSI参考模型简介 93

3.2.3  OSI分层服务 94

3.2.4  对等层通信 95

3.2.5  移动通信系统的主要分层 95

3.2.6  AS与NAS 97

3.3  S1接口与协议 98

3.3.1  S1-U接口与协议 98

3.3.2  S1-MME接口与协议 100

3.3.3  S1接口的部署 103

3.4  X2接口与协议 103

3.4.1  X2-U接口与协议 104

3.4.2  X2-CP接口与协议 104

3.4.3  X2接口的部署 106

3.5  总结 106

第4章　LTE空中接口 107

本章导读 108

4.1  LTE空中接口概述 108

4.1.1  什么是空中接口 108

4.1.2  LTE空中接口上传送的内容 109

4.1.3  LTE空中接口的分层结构 110

4.1.4  WCDMA空中接口的结构 111

4.1.5  LTE空中接口的结构 112

4.2  LTE空中接口的分层功能 114

4.2.1  RRC子层 114

4.2.2  PDCP子层 116

4.2.3  RLC子层 118

4.2.4  MAC子层 120

4.2.5  PHY层 121

4.3  LTE空中接口的信息传输方式 121

4.3.1  上行方向的分层结构 121

4.3.2  下行方向的分层结构 123

4.3.3  LTE空中接口的对等层通信 124

4.4  总结 124

第5章　LTE的基本信令流程 126

本章导读 127

5.1  信令流程基础 127

5.1.1  什么是信令流程 127

5.1.2  为什么信令流程那么重要 128

5.1.3  LTE系统的基本信令流程 128

5.1.4  LTE系统如何传送信令 129

5.2  位置更新流程 131

5.2.1  位置更新流程基础 131

5.2.2  位置更新的过程 133

5.2.3  TAU信令流程 136

5.2.4  TAU流程实例 140

5.3  附着流程 141

5.3.1  附着流程基础 141

5.3.2  附着的过程 142

5.3.3  初始附着的流程 144

5.3.4  初始附着的完整流程 149

5.3.5  初始附着的流程实例 150

5.3.6  小结：初始附着 152

5.4  收发数据流程 152

5.4.1  终端发起收发数据的过程（待机） 152

5.4.2  网络发起收发数据的过程（待机） 155

5.4.3  网络发起收发数据的过程（联机） 156

5.5  切换流程 158

5.5.1  切换基础 158

5.5.2  测量 159

5.5.3  基于X2接口的切换 160

5.5.4  基于S1接口的切换 164

5.6  释放流程 164

5.6.1  RRC连接释放 165

5.6.2  去附着 165

5.7  总结 167

第6章　IRAT机制与流程 169

本章导读 170

6.1  IRAT基础 170

6.1.1  什么是IRAT 170

6.1.2  IRAT的种类 171

6.1.3  IRAT的策略 172

6.2  小区重选 173

6.2.1  小区重选的原因 173

6.2.2  LTE小区重选的基本流程 174

6.2.3  跨制式小区重选的详细流程 174

6.2.4  LTE重选到异系统的整体流程 177

6.3  异系统切换 178

6.3.1  异系统切换的特点 178

6.3.2  异系统切换的过程 178

6.3.3  异系统互操作的测量过程 180

6.4  重定向 181

6.4.1  什么是重定向 181

6.4.2  重定向的种类 182

6.4.3  重定向（R8）的流程 182

6.4.4  增强重定向（R9）的流程 183

6.4.5  CCO的流程 184

6.5  总结 185

附录A　LTE空中接口信令源码 187

A.1  系统信息 187

A.1.1  MIB 187

A.1.2  SIB1（详解见附录B） 187

A.1.3  SIB2（详解见附录B） 189

A.1.4  SIB3 191

A.1.5  SIB4 192

A.1.6  SIB5 192

A.1.7  SIB6（WCDMA） 193

A.1.8  SIB7（GPRS） 194

A.1.9  SIB8（CDMA） 194

A.2  建立RRC连接 195

A.2.1  RRC Connection Request 195

A.2.2  RRC Connection Setup 195

A.2.3  RRC Connection Setup Complete 197

A.3  承载建立 198

A.3.1  SRB2与默认承载 198

A.4  测量 200

A.4.1  测量配置 200

A.4.2  测量报告 203

A.5  切换 204

A.5.1  同频切换指令 204

附录B  LTE信令分析课程介绍 207

B.1  LTE信令分析课程简介 207

B.2  RRC信令解析课程简介 207

B.3  RRC信令解析课程的内容示例 208

缩略语 209

参考文献 215