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LTE ERAN信令流程之寻呼流程

 达坂城大豆 2018-03-21

1.1 寻呼知识概述

在以下三种场景下,eNB需要在空口发起寻呼。上层在收到寻呼信息后,有可能会触发RRC连接建立过程,用于作为被叫接入。

(1)网络侧要发送数据给处于RRC_IDLE状态UE;

(2)用于通知处于RRC_IDLE和RRC_CONNECTED状态的 UE系统消息改变时;

(3)网络侧通知UE当前有ETWS主通知或从通知时;

寻呼消息根据使用场景既可以由MME触发也可以由eNodeB触发。

MME发送寻呼消息时,eNodeB根据寻呼消息中携带的UE的TAL信息,通过逻辑信道PCCH向其下属于TAL的所有小区发送寻呼消息寻呼UE。寻呼消息中包含指示寻呼来源的域,以及UE标识,UE标识可以是S-TMSI或者IMSI。

系统消息变更时,eNodeB将通过寻呼消息通知小区内的所有EMM注册态的UE,并在紧随下一个系统消息修改周期中发送更新的系统消息。eNodeB要保证小区内的所有EMM注册态UE能收到系统消息,也就是eNodeB要在DRX周期下所有可能时机发送寻呼消息。

两者触发源虽然不一样,但在空口的寻呼机制是一样的。

1. 空口寻呼机制

空闲状态下,UE以DRX(Discontinuous Reception)方式接收寻呼信息以节省耗电量。寻呼信息出现在空口的位置是固定的,以寻呼帧PF (Paging Frame)和寻呼时刻PO(Paging Occasion)来表示。如0所示,一个寻呼帧PF是一个无线帧,可以包含一个或多个PO。寻呼时刻PO是寻呼帧中的一个子帧,其中包含P-RNTI(Paging Radio Network Temporary Identity)的信息,在PDCCH上传输。P-RNTI在协议中被定义为固定值。UE将根据P-RNTI从PDSCH上读取寻呼消息。寻呼机制示意图如下:


PF的帧号和PO的子帧号可通过UE的IMSI、DRX周期以及DRX周期内PO的个数来计算得出。帧号信息存储在UE的DRX参数相关的系统信息中,当这些DRX参数变化时,PF和PO的帧号也随之更新。

PF的帧号SFN计算公式:SFN mod T= (T div N)*(UE_ID mod N)。

PO的子帧号i_s计算公式:i_s = (UE_ID/N) mod Ns。

公式中的相关参数如下:

T是DRX周期,由UE特定的最短DRX周期所决定,可以由NAS层指示,也可通过参数默认DRX周期DefaultPagingCycle决定。如果NAS层指示了DRX周期,则比较DefaultPagingCycle与NAS层指示的DRX周期,UE采用两者中较小的DRX周期。若NAS没有指示,则由参数DefaultPagingCycle决定,通过系统消息下发给UE。

N=min(T,NB),参数NB是一个DRX周期内PO的个数,可在eNodeB侧根据实际情况配置,取值可以是4T、2T、T、T/2、T/4、T/8、T/16、T/32。

Ns = max(1,NB/T)。

UE_ID=IMSI mod 1024。如果UE在没有IMSI的情况下紧急呼叫时,UE_ID使用默认值0。

−MME触发的寻呼,UE_ID对应为S1接口paging消息中的信元UE Identity Index Value。

−eNodeB触发的寻呼,没有UE_ID,UE使用默认UE_ID=0。

2. 寻呼处理过程

eNodeB收到发送寻呼消息指示,从下个PO开始,在每个PO上生成一个寻呼消息,填写system Info Modification,持续一个DRX周期;或者计算UE的最近一个PO,生成一个寻呼消息,填写Paging Record,如果这个PO上已经有其他UE的Paging Record或者system Info Modification,则进行合并再发送。

UE使用空闲模式DRX来降低功耗。在每个DRX周期,UE只会在自己的PO去PDCCH信道读取P-RNTI,根据P-RNTI从PDSCH信道读取寻呼消息包。而不同的UE,可能会有相同的PO,这样,当他们在同一个DRX周期内被MME寻呼时,RRC层需要将他们的寻呼记录合并到同一个寻呼消息中。相同的,当某些特定UE的寻呼和系统消息改变触发的群呼同时发生时,RRC层也需要合并paging消息。

RRC_IDLE状态的UE在每个DRX周期内的PO子帧打开接收机侦听PDCCH。UE解析出属于自己的寻呼时,UE向MME返回的寻呼响应将在NAS层产生。UE响应MME的寻呼体现在RRC Connection Request消息信元Establishment Cause值为mt-Access。

当UE未从PDCCH解析出P-RNTI或者UE解析出了P-RNTI,但未发属于自己的Paging Record时,则UE立即关闭接收机,进入DRX休眠期以节省电力。

1.2 寻呼流程

寻呼可以有MME触发,也可由eNB触发。


信令流程描述:

1)当网络侧要发送数据给RRC_IDLE状态的UE时,则有MME触发寻呼。S1接口的寻呼有S1AP负责,MME在S1接口给eNB发送PAGING消息。寻呼消息中携带TA列表、CSG列表、DRX参数(可选)以及UE标识。eNB在收到PAGING消息后,会根据消息中的List of TAIs信元,在整个TA列表里的小区中发送寻呼消息,UE收到寻呼消息后,通常会触发RRC连接建立过程来响应系统的寻呼。

2)如果是系统消息改变,或者网络侧发送ETWS通知,则寻呼过程不涉及核心网,由eNB在空口上直接发送PAGING消息触发。

3)如果UE接收到的Paging消息指示系统消息更新,UE需重新解析系统消息,并使用新接收系统消息中的网络配置参数(具体参见2.2 系统消息章节)。

4)如果UE接收到得Paging消息携带ETWS 指示消息,UE应立即解析SIB1消息。如果SIB1指示有SIB10的调度,UE应解析SIB10;如果SIB1指示有SIB11的调度,UE应解析SIB11。

1.寻呼流程S1接口信令实例:


寻呼流程Uu接口信令实例:


2.关键信令说明:

S1AP PAGING




关键信元说明:

-uEIdentityIndexValue:UE标识索引值,IMSI模1024,等于IMSI最右边的10位。

-uEPagingID:UE寻呼标识。可以是IMSI,也可以是S-TMSI。S-TMSI=MMEC+M-TMSI。MMEC为MME号码,用于在一个MME组(MME pool)里唯一标识MME;M-TMSI用于在一个MME里唯一标识一个UE。

-pagingDRX(O):在LTE系统,沿用了3G的DRX(为连续性接收)技术,以便UE在没有数据收发的情况下进入休眠状态,以便省点,延长UE待机时间。该参数可配置,取值范围:32,64,128,256 。此处取值为256,即256个无线帧。

-cNDomain:寻呼域信息,此处指该寻呼为PS域寻呼。

-tAI List:1个TA List最多包含16个TA。在EPS系统,通过TAI唯一标识一个TA。TAI=MCC+MNC+TAC组成。TAC:跟踪区码。

PAGING(Uu口)


关键信元说明:

-pagingRecordList寻呼记录列表,可包含多个PagingRecord。PagingRecord包含Paging-Identity和cn-Domain两部分。此处UE的寻呼标识为S-TMSI,域信息为PS域。

-systemInfoModification(O):系统消息修改指示;

etws-Indication (O):ETWS通知指示;


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