LTE教程：业务与信令

本书作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》网站并亲自开设有关移动通信，特别LTE方面的公开课，深受读者的欢迎和肯定；“LTE丛书之学好LTE丛书”自出版发行以来，深受业界广大读者的喜爱，本书将是其奉献读者的给*力作。

 

本书内容在《LTE教程：机制与流程》的基础上展开，讲解了LTE系统的数据与语音业务的实现方式，以及终端侧涉及的各种信令。本书全面介绍了LTE业务的处理方法，尤其是语音业务的处理方法；讲解了LTE系统传送数据的具体过程；分析了终端相关信令的具体内容与流程；提供了终端相关信令的具体案例。本书内容是专门针对无线网络的技术人员，特别是终端侧的技术人员而组织的，因此无线网的内容尽可能全面深入，并辅助以各种实际的案例，可使读者如身临其境；核心网的内容力求简明扼要，而不是面面俱到，以免增加读者的学*担。本书是LTE进阶培训及实战培训的指定教材。

孙宇彤，LTE学习大使，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。

目 录
第1章 导言 1
本章导读 2
1.1 业务与信令 2
1.1.1 通信系统的业务 2
1.1.2 通信系统的业务处理 3
1.1.3 通信系统的信令与信令流程 4
1.2 LTE系统的业务与信令 5
1.2.1 LTE系统的业务与连接 5
1.2.2 LTE系统的业务承载 6
1.2.3 默认承载与专用业务承载 8
1.2.4 LTE系统的业务与信令 9
1.2.5 LTE无线网络的业务与信令接口 9
1.2.6 LTE无线网络的信令连接 10
1.2.7 LTE无线网络的信令与协议 11
1.2.8 扩展阅读：SRB1与SRB2 12
1.2.9 LTE终端的信令流程 13
1.2.10 业务与信令的分层处理 14
1.3 全书内容安排 16
第2章 业务准备 19
本章导读 20
2.1 附着流程 20
2.1.1 附着流程简介 20
2.1.2 PLMN／小区选择过程 21
2.1.3 随机接入过程 25
2.1.4 初始附着过程 29
2.1.5 初始附着的完整流程 48
2.1.6 初始附着的流程实例 51
2.1.7 小结：初始附着 53
2.2 位置更新流程 54
2.2.1 位置更新流程基础 54
2.2.2 位置更新的过程 56
2.2.3 TAU的信令流程 58
2.2.4 TAU的完整流程 63
2.2.5 TAU的流程实例 64
2.2.6 TAU不成功 65
2.3 总结 66
第3章 数据业务的信令 69
本章导读 70
3.1 建立业务承载 70
3.1.1 概述 70
3.1.2 终端发起的业务承载建立过程（待机） 71
3.1.3 网络发起建立业务承载的过程（待机） 75
3.1.4 网络发起建立业务承载的过程（联机） 78
3.2 传送数据 82
3.2.1 业务数据的传送 82
3.2.2 业务数据的上行发送过程 85
3.2.3 业务数据的下行发送过程 100
3.3 切换流程 108
3.3.1 邻区 108
3.3.2 测量与邻区 112
3.3.3 切换的方式 115
3.3.4 基于X2接口的切换过程 117
3.3.5 基于S1接口的切换过程 120
3.4 释放流程 122
3.4.1 专用业务承载的释放流程 122
3.4.2 默认承载的释放流程 123
3.5 总结 125
第4章 CSFB技术 127
本章导读 128
4.1 CSFB概述 128
4.1.1 LTE的语音业务 128
4.1.2 核心网的三大域 129
4.1.3 2G/3G/4G系统的域 130
4.1.4 为什么引入CSFB 131
4.1.5 CSFB需要什么条件 132
4.1.6 CSFB的本质是什么 134
4.1.7 IRAT简介 135
4.2 联合附着 136
4.2.1 什么是联合附着 136
4.2.2 2G/3G系统的联合附着 137
4.2.3 LTE的联合附着流程 139
4.2.4 LTE的联合附着信令 141
4.2.5 联合附着失败 143
4.2.6 LTE的联合位置更新 144
4.3 CSFB的业务流程 146
4.3.1 主叫过程 146
4.3.2 被叫过程（联机状态） 150
4.3.3 被叫过程（待机状态） 154
4.3.4 返回过程 156
4.4 总结 159
第5章 VoLTE原理 161
本章导读 162
5.1 VoLTE概述 162
5.1.1 什么是VoLTE 162
5.1.2 VoLTE的业务 163
5.1.3 助推VoLTE的动力 165
5.1.4 EPC如何支持VoLTE 166
5.1.5 LTE无线网络的强化 167
5.1.6 VoLTE的处理过程 169
5.2 IMS 170
5.2.1 什么是IMS 170
5.2.2 IMS域的结构 171
5.3 SIP协议 174
5.3.1 什么是SIP 174
5.3.2 SIP信令有什么特点 175
5.3.3 SIP网络 176
5.3.4 SIP协议的消息 177
5.3.5 SIP消息的结构 179
5.3.6 SIP的消息流程 182
5.3.7 传送IMS域的SIP信令 185
5.4 总结 189
第6章 VoLTE信令 191
本章导读 192
6.1 业务准备阶段的信令流程 192
6.1.1 确认VoLTE能力 192
6.1.2 建立IMS信令承载 193
6.1.3 注册到IMS域 196
6.2 业务阶段的信令流程 201
6.2.1 端到端SIP信令的传送 201
6.2.2 端到端业务数据的传送 202
6.2.3 专用业务承载的建立 204
6.2.4 无预留资源的呼叫流程 206
6.2.5 预留资源的呼叫流程 207
6.2.6 业务的释放 217
6.3 SRVCC的信令流程 217
6.3.1 SRVCC简介 217
6.3.2 SRVCC处理过程（终端角度） 218
6.3.3 SRVCC的测量 219
6.3.4 SRVCC的信令流程（eNB角度） 222
6.3.5 SRVCC的切换准备过程（MME角度） 223
6.3.6 SRVCC的路测流程 224
6.3.7 SRVCC的增强 224
6.4 总结 225
附录A 数据业务的NAS信令源码 227
A.1 附着过程（参见2.1节） 227
A.1.1 Attach Request 227
A.1.2 PDN Connectivity Request 229
A.1.3 Identity Request 230
A.1.4 Identity Response 230
A.1.5 Authentication Request 231
A.1.6 Authentication Response 231
A.1.7 Security Mode Command 231
A.1.8 Security Mode Complete 232
A.1.9 Attach Accept 233
A.1.10 Activate Default EPS Bearer Context Request 234
A.2 TAU过程（参见2.2节） 236
A.2.1 TAU Request 236
A.2.2 TAU Accept 240
A.3 业务建立（参见3.1节） 242
A.3.1 Service Request 242
A.4 释放业务（参见3.4节） 242
A.4.1 Deactivate EPS Bearer Context Request 242
A.4.2 Deactivate EPS Bearer Context Accept 243
A.4.3 Detach Request（关机） 243
A.4.4 Detach Accept 244
附录B CSFB的NAS与RRC信令源码 245
B.1 联合附着（参见4.2节） 245
B.1.1 Attach Request 245
B.1.2 Attach Accept 250
B.2 联合位置更新（参见4.2节） 252
B.2.1 TAU Request 252
B.2.2 TAU Accept 257
B.3 主叫（参见4.3节） 259
B.3.1 Extended Service Request 259
B.3.2 RRC Connection Release（RRC） 260
B.4 被叫（参见4.3节） 261
B.4.1 Paging（RRC） 261
B.4.2 Extended Service Request 262
附录C VoLTE的NAS及IMS信令源码 265
C.1 确定VoLTE能力（NAS）（参见6.1节） 265
C.1.1 Attach Request 265
C.1.2 Attach Accept 267
C.2 建立IMS信令承载（NAS）（参见6.1节） 269
C.2.1 PDN Connectivity Request 269
C.2.2 Activate Default EPS Bearer Context Request 270
C.3 注册过程（SIP）（参见6.1节） 272
C.3.1 REGISTER 272
C.3.2 401 Unauthorized 273
C.3.3 REGISTER 273
C.3.4 200 OK 274
C.4 预留资源的业务过程（SIP）（参见6.2节） 275
C.4.1 INVITE 275
C.4.2 100 Trying 277
C.4.3 183 Session Progress 277
C.4.4 UPDATE 279
C.4.5 200 OK 281
C.4.6 180 Ringing 282
C.4.7 200 OK 283
C.4.8 ACK 284
C.5 预留资源的业务过程（NAS）（参见6.2节） 284
C.5.1 Activate Dedicated EPS Bearer Context Request 284
C.5.2 Modify EPS Bearer Context Request 288
C.6 释放过程（SIP）（参见6.2节） 292
C.6.1 BYE 292
C.6.2 200 OK 293
附录D SRVCC的信令源码 295
D.1 无线侧（参见6.3节） 295
D.1.1 RRC Connection Reconfiguration（RRC） 295
D.1.2 Measurement Report（RRC） 298
D.1.3 Mobility From EUTRA Command（RRC） 299
D.1.4 Handover Command（GSM RR） 299
附录E 缩略语表 301
参考文献 309

前  言

出版了“LTE丛书之学好LTE系列”的《LTE教程：原理与实现》、《LTE教程：结构与实施》和《LTE教程：机制与流程》之后，我原本以为已经讲完了LTE，还为“LTE丛书之学好LTE系列”画上了句号。后来才发现还不能就此打住，因为还有一些重要的内容没有涉及。这些内容包括：LTE业务的处理方法，尤其是语音业务的处理方法；LTE系统传送数据的具体过程；终端相关信令的具体内容与流程；终端相关信令的具体案例。这些内容，就是读者现在看到的《LTE教程：业务与信令》，当然本书的内容是在《LTE教程：机制与流程》基础上展开的，两本书相辅相成，因此希望读者一定要读过了《LTE教程：机制与流程》后，再来阅读本书。

本书内容是专门针对无线网络的技术人员，特别是终端侧的技术人员而组织的，因此无线网的内容尽可能全面深入，并辅助以各种实际的案例，可使读者如身临其境；核心网的内容力求简明扼要，而不是面面俱到，以免增加读者的学*担。

本书的内容有以下三个特点：

（1）全业务

全面介绍了LTE系统中数据业务与语音业务的处理方法。

（2）全信令

LTE终端相关的各种信令，从RRC、NAS到SIP，一应俱全，甚至还讲到了第4种信令。

（3）全过程

以终端数据业务为例，完整展示了LTE系统各个网元所涉及的处理环节和信令流程。

通过阅读本书以及学习配套课程，读者可以深入了解和掌握终端侧LTE业务相关的信令流程。对于LTE网络优化人员和终端研发人员来说，相当于拥有了一双慧眼，从看热闹变成了看门道，可以深入理解LTE系统的运作，大幅提升分析和处理终端业务的能力，从而能在实践中更好地发现与解决问题。

在本书的编写过程中，我再一次体验到了“细节是魔鬼”的说法，很多处理过程，深究下来，发现还别有一番风味。因此，在本书中，读者可以看到这样一些有意思的话题：

?       默认承载是固定不变的吗？

?       SRB1与SRB2有什么差别？

?       基站如何确定NAS信令需要发送给哪个MME？

?       上行方向的S1承载与下行方向的S1承载是怎么样建立的？

?       TAU不成功有哪些原因？终端会怎么处理？

?       LTE数据业务中的端到端指的是哪两端？

?       新建E-RAB过程与重建E-RAB过程有什么差别？

?       CSFB终端是如何被寻呼的？

?       Extended
Service Request消息中到底是用TMSI还是S-TMSI？

?       SIP信令是如何送达对端的？

?       什么是第4种信令？

?       B1事件与B2事件有什么差别？

……

另外，本书还强化了线下与在线学习的联动，每章都给出了学习指南的二维码，包含LTE学习大使对学习要点的总结，以及配套在线培训课程和参考资料的链接，请读者按照阅读指南的提示来阅读本书，以确保学习取得更好的效果。

本书由孙宇彤编著，参加编写工作的还有汪洲、孙沛然、杨慧瑞、汪中位、张秋娥、蒋中定、朱美根、陈文涛。特别感谢电子工业出版社宋梅编审为“LTE丛书之学好LTE系列”提供的大力支持。

至此，“LTE丛书之学好LTE系列”都已经出齐了。“LTE丛书之学好LTE系列”借鉴了IT产品开发的迭代思想，不求毕其功于一役，而是讲求协同，每本教材都相当于一个学习的台阶，不断上升，希望能把读者带到LTE技术的更高境界，帮助读者成为LTE技术的行家里手。

除了“LTE丛书之学好LTE系列”之外，LTE学习大使孙宇彤老师还开发了配套的LTE在线培训课程，包括入门、进阶及实战三个层次，已经在网易云课堂和51CTO学院发布，课程体系完整，内容透彻深入，在线课程与教程相辅相成，配合使用能取得LTE学习的更好效果。

读者想了解“LTE 丛书之学好 LTE 系列”，可以访问http://www.readhere.cn/site/l_ course. htm；想了解LTE在线培训课程，可以访问http://www.readhere.cn/site/l_training.htm。读者还可以扫描下面的二维码，直达相关的链接。

 

           
LTE丛书之学好LTE系列                       LTE在线培训课程

读者在学习过程有任何问题，想要与LTE学习大使孙宇彤老师联系的话，还可以关注LTE学习大使的微博和公众微信，都是“LTE学习大使”。读者还可以加入QQ群：“学好LTE”，交流学习中的问题。

四年前，在编写“LTE丛书之学好LTE系列”的本《LTE教程：原理与实现》时，我曾经写下过一个期许，就是希望各位读者都能从此学好LTE。

四年后，当《LTE教程：业务与信令》完稿时，我终于可以胸有成竹地说，没错，只要通读了“LTE丛书之学好LTE系列”，你就可以读懂LTE，掌握LTE，从此，学好LTE！

 

LTE学习大使

孙宇彤

于2017年初夏