LTE 接口与承载相关基础知识
1 基础知识
1.1 E-RAB 在 LTE 系统中的位置和组成 系统中的位置和组成
图1 TD-LTE EPS的承载管理架构 延续3GPP的一贯定义， RAB(Radio Access Bearer)为用户提供从核心网到UE的数据连接 能力，但是在LTE中RAB更名为E-RAB。如图1所示，LTE的E-RAB从SGW开始到UE结束， 由S1-U承载和DRB(Data Radio Bearer)串联而成，进入LTE系统的业务数据主要通过E-RAB 进行传输， 因此LTE对于业务的管理主要是在E-RAB层次上进行的。 为了管理E-RAB， 在LTE 系统内需要相应的信令连接传输网元间的控制信令来完成，LTE的信令主要包括三个部分， 就是NAS信令、RRC信令和S1 AP信令以及用来传输信令的各种实际的承载。另外ERAB的 管理主要体现在S1接口的信令中，包括ERAB的建立、修改和释放，对于RB的管理也就是 空口连接的管理可以看做是ERAB管理过程的子过程。
其中DRB是数据无线承载的简称，在UE和ENodeB之间传输ERAB数据包，在DRB和 ERAB之间有点到点的映射，是属于空口（Uu接口）的内容，同时在Uu口还包括SRB(Signal Radio Bearer,信令无线承载) 。作为eNodeB和UE之间数据传输的通道，RB是通过RRC信令 来进行管理的， eNodeB和UE通过RRC信令的交互， 完成各种RB的建立、 重配和释放等功能。 S1-U承载在ENodeB和SGW之间传输数据，通过S1AP信令来进行管理的，包括S1承载 的建立、修改和释放。S1-AP有专门建立、修改和释放信令完成这几个功能。
1.2
RB 的功能
图 2 RB 的构造
RB 是 eNodeB 为 UE 分配的一系列协议实体及配置的总称， 包括 PDCP 协议实体、RLC 协议实体以及 MAC 和 PHY 分配的一系列资源等。RB 是 Uu 接口连接 eNodeB 和 UE 的通道， 在协议架构由下到上包括 PHY、 MAC、 RLC 和 PDCP 协议，任何在 Uu 接口上传输的数据都要经过 RB。 RB 包括 SRB 和 DRB，SRB 是系统的信令消息实际传输的通道，DRB 是用户数据实际传输的通道。
图3 RB的分类
1.2.1
DRB
“数据无线承载”DRB是用于传输用户数据的无线承载，DRB只有一种，协议规定每个 UE可以最多有8个DRB用来传输不同的业务。 1.2.2 SRB
“信令无线承载”（SRB）定义为仅仅用于RRC和NAS消息传输的无线承载（RB）。 更具体地讲，定义如下三种SRB： SRB0 用于 RRC 消息，使用 CCCH 逻辑信道；message3、4 均使用 SRB0。 SRB1 用于 RRC 消息（可能包括含有 NAS 消息） ，SRB1 先于 SRB2 的建立， 所有使用 DCCH 逻辑信道；message5 使用 SRB1。 SRB2 用于 NAS 消息，使用 DCCH 逻辑信道。SRB2 要后于 SRB1 建立，并 且总是由 E-UTRAN 在安全激活后进行配置。
下行捎带 NAS 消息仅仅用于一个依附的流程 （即在连接成功/失败的时候使 用） ：建立/修改/释放承载。上行捎带 NAS 消息仅仅用于在建立连接的过程中传 输初始的 NAS 消息。
一旦安全被激活，在SRB1和SRB2上所有的RRC消息，包括那些包含NAS或非3GPP消 息， 都由PDCP进行完整型保护和加密。 NAS各自独立采用完整性保护和加密生成NAS消息。
2 RB 的管理
RB的管理主要是在RRC连接的信令传输上完成的，Uu口上的RB包括SRB0、SRB1、 SRB2和DRB。接下来介绍RRC连接相关内容。
2.1
RRC 连接管理
UE NAS RRC PDCP RLC MAC PHY RRC PDCP RLC MAC PHY eNB MME NAS
图 4 RRC 协议架构
如上所述，RRC是管理RB的协议实体，通过RRC信令的交互完成RB的建立、修改以及 释放等功能。通俗的讲RRC连接指的是UE和eNodeB之间建立的SRB1，因为标准规定SRB0 是不需要建立的，UE在RRC_IDLE状态就可以获得SRB0的配置和资源，如果需要可以直接 使用。系统中业务发起的过程是通过SRB0上传输信令建立SRB1，SRB1建立之后UE就进入 RRC_Connected状态；进而通过SRB1传输信令建立SRB2用来传输NAS信令；利用SRB1传输 信令建立DRB来传输用户数据， 在业务进行过程中通过SRB1进行管理； 当业务结束后， SRB1 上传输的信令可以将所有的DRB、SRB释放，使得UE进入到RRC_IDLE状态，在需要时UE 唯一可以使用的资源就是SRB0，而且需要在完成随机接入之后进行。 RRC 连接建立包括SRB1的建立。E-UTRAN在完成S1连接建立过程前，即在接收EPC 发出的UE上下文信息之前，完成RRC连接的建立。因此，在RRC连接的初始阶段，SRB1的 建立不需要同核心网进行信息的交互，AS安全将不会被激活。 当接收到EPC发出的UE上下文后，E-UTRAN使用初始安全激活过程来激活安全（包括 加密和完整性保护）。激活安全的RRC消息（命令与成功响应）会得到完整性保护，而加密 只有当此过程完成后才开始。也就是说，激活安全消息的响应没有被加密，只有随后的消息 有完整性保护和加密，比如建立SRB2和DRB的消息。 初始安全激活过程启动后，E-UTRAN 发起 SRB2 和 DRB 的建立，也就是在接收到 UE 发出 的初始安全激活确认前 E-UTRAN 可以发起 SRB2 和 DRB 的建立。 在任何情况下， E-UTRAN 会对用于建立 SRB2 和 DRB 的 RRC 连接重配消息进行加密和完整性保护。 如果初始安全激 活和/或无线承载建立失败，E-UTRAN 应释放 RRC 连接。 2.1.1 RRC 连接建立过程
与RRC连接建立相关的信令包括RRCConnectionSetupRequest，RRCConnectionSetup， RRCConnectionReject，RRCConnectionSetupComplete。 其中RRCConnectionSetup消息用于建立SRB1， 无线承载是SRB0,RCL-SAP是TM， 逻辑信道 是CCCH,是从E-UTRAN到UE的消息
RRCConnectionSetup 消息
-- ASN1START
RRCConnectionSetup ::= rrc-TransactionIdentifier criticalExtensions
SEQUENCE { RRC-TransactionIdentifier, CHOICE {
c1 rrcConnectionSetup-r8 spare7 NULL, spare6 NULL, spare5 NULL, spare4 NULL, spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL }, criticalExtensionsFuture } }
CHOICE { RRCConnectionSetup-r8-IEs,
SEQUENCE {}
RRCConnectionSetup-r8-IEs ::= radioResourceConfigDedicated nonCriticalExtension OP }
SEQUENCE { RadioResourceConfigDedicated, SEQUENCE {} OPTIONAL -- Need
-- ASN1STOP
2.1.2
RRC 连接重配置过程
该过程旨在修改RRC连接，包括增加、删除、修改各种RB；进行切换，这是由于LTE 没有单独定义Intra-LTE的切换信令，对于UE的切换信令是通过RRC重配消息完成的；这条 消息还可以的修改和释放测量的配置。在SRB2建立之前，NAS消息还可以通过这个过程捎 带给UE。 发起RRC连接重配的前提必须是UE已经建立SRB1进入RRC连接状态，并且已经建立了 AS安全上下文。 该过程包括RRCConnectionReconfigurationComplete和RRCConnectionReconfiguration消 息 ， 信 令 无 线 承 载 是 SRB1 ， RLC-SAP 是 AM ， 逻 辑 信 道 是 DCCH 。 RRCConnectionReconfiguration 消息是命令消息，用来修改RRC 连接。其可以传送测量配 置、移动控制、包含任何相关专用NAS信息的无线资源配置（包含RBs、MAC主要配置以及物 理信道配置）、安全配置。
RRCConnectionReconfiguration 消息
-- ASN1START
RRCConnectionReconfiguration ::= rrc-TransactionIdentifier criticalExtensions c1
SEQUENCE { RRC-TransactionIdentifier, CHOICE { CHOICE{
rrcConnectionReconfiguration-r8 spare7 NULL,
RRCConnectionReconfiguration-r8-IEs,
spare6 NULL, spare5 NULL, spare4 NULL, spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 NULL }, criticalExtensionsFuture } } SEQUENCE {}
RRCConnectionReconfiguration-r8-IEs ::= SEQUENCE { measConfig Need ON mobilityControlInfo dedicatedInfoNASList MobilityControlInfo SEQUENCE (SIZE(1..maxDRB)) OF DedicatedInfoNAS nonHO radioResourceConfigDedicated securityConfigHO nonCriticalExtension } RadioResourceConfigDedicated SecurityConfigHO SEQUENCE {} OPTIONAL, -- Cond HO-toEUTRA OPTIONAL, OPTIONAL -- Cond HO -- Need OP OPTIONAL, -- Cond OPTIONAL, -- Cond HO MeasConfig OPTIONAL, --
SecurityConfigHO ::=
SEQUENCE {
handoverType intraLTE securityAlgorithmConfig OP keyChangeIndicator nextHopChainingCount }, interRAT securityAlgorithmConfig nas-SecurityParamToEUTRA } }, ... }
CHOICE { SEQUENCE { SecurityAlgorithmConfig OPTIONAL, -- Need
BOOLEAN, NextHopChainingCount
SEQUENCE { SecurityAlgorithmConfig, OCTET STRING (SIZE(6))
-- ASN1STOP
2.1.3
RRC 连接重建立过程
该过程旨在重建 RRC 连接，包括 SRB1 操作的恢复，以及安全的重新激活。 处于 RRC_CONNECTED 状态的 UE，安全已被激活，可发起该过程继续 RRC 连接。 仅当相关小区是具有 UE 上下文的小区时，连接重建才会成功。假使 E-UTRAN 认可重建， SRB1 的操作会恢复，而其它 RB 将继续保持挂起。如果 AS 安全没有被激活，UE 不会发起 该过程，而直接转到 RRC_IDLE 状态。 E-UTRAN 在如下情况使用此过程：
重配 SRB1，且仅为其恢复数据传输；
-
重新激活AS安全不改变算法。
RRCConnectionReestablishment 消息用于解决竞争和建立 SRBs。
信令无线承载： SRB0 RLC-SAP: TM 逻辑信道：CCCH 方向：从 E-UTRAN 到 UE RRCConnectionReestablishment 消息
-- ASN1START RRCConnectionReestablishment ::= rrc-TransactionIdentifier criticalExtensions c1 rrcConnectionReestablishment-r8 spare7 NULL, spare6 NULL, spare5 NULL, spare4 spare3 NULL, spare2 NULL, spare1 }, criticalExtensionsFuture } } SEQUENCE {} NULL, NULL SEQUENCE { RRC-TransactionIdentifier, CHOICE { CHOICE{ RRCConnectionReestablishment-r8-IEs,
RRCConnectionReestablishment-r8-IEs ::= SEQUENCE { radioResourceConfigDedicated nextHopChainingCount nonCriticalExtension OP } RadioResourceConfigDedicated, NextHopChainingCount, SEQUENCE {} OPTIONAL -- Need
-- ASN1STOP
其中radioResourceConfigDedicated来源于ENodeb已经存储的UE上下文。
2.1.4
RRC 连接释放过程
该过程旨在释放该RRC连接，包括建立的无线承载以及所有无线资源的释放。这个过程 如果由EUTRAN发起，需要通过RRC连接释放命令通知UE释放RRC连接。 该过程不涉及专用无线资源的释放。
