LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求 第1部分：概述.doc

GB/T ××××—××××
200X –XX –XX 印发
中国通信标准化协会

LTE数字蜂窝移动通信网
S1接口技术要求
第1部分：概述
LTE digital cellular mobile telecommunication network
S1 Interface Technical Requirement – Part 1 : General aspects

YDB XXXX—XXXX
通信标准类技术报告

1
YD/T 1849—2009
目 次
目 次 I
前 言 II
1 范围 4
2 规范性引用文件 4
3 术语、定义和缩略语 4
3.1 术语和定义 4
3.2 缩略语 4
4 概述 5
4.1 E-UTRAN架构 5
4.2 S1接口一般原则 5
4.3 S1接口规范目标 6
4.4 S1接口能力 6
4.5 S1接口特性 6
5 S1接口协议功能和功能划分 6
5.1 综述 6
5.2 S1 UE上下文管理功能 6
5.3 E-RAB管理功能 6
5.4 S1链路管理功能 6
5.5 LTE_Active状态UE的移动性功能 6
5.6 寻呼功能 7
5.7 漫游和区域限制支持功能 7
5.8 S1接口管理功能 7
5.9 协调功能 7
5.10 安全性功能 7
5.11 业务和网络接入功能 7
5.12 RAN信息管理功能 8
6 S1接口协议框架 8
6.1 综述 8
6.2 S1-MME 8
6.3 S1-U 8
7 其它S1接口规范 10
7.1 E-UTRAN S1接口：层1（3GPP TS 36.411） 10
7.2 E-UTRAN S1接口：信令传输（3GPP TS 36.412） 10
7.3 E-UTRAN S1接口：S1AP规范（3GPP TS 36.413) 10
7.4 E-UTRAN S1接口：数据传输和传输信令（3GPP TS 36.414) 10
参考文献 10

9
前 言
YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求》分为5个部分：
─ 第1部分：概述
─ 第2部分：层1
─ 第3部分：信令传输
─ 第4部分：应用协议
─ 第5部分：数据传输
本部分是第1部分，与3GPP TS 36.410 V9.1.0的技术内容一致。

YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求》是LTE数字蜂窝移动通信网系列技术报告之一，该系列技术报告的结构和名称预计如下：
a） YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 无线接入部分总体技术要求》
b） YDB XXXX-XXXX 《TD-LTE数字蜂窝移动通信网 Uu接口技术要求》
─ 第1部分：物理层概述
─ 第2部分：物理信道和调制
─ 第3部分：物理层复用和信道编码
─ 第4部分：物理层过程
─ 第5部分：物理层测量
─ 第6部分：MAC协议
─ 第7部分：RLC协议
─ 第8部分：PDCP协议
─ 第9部分：RRC协议
─ 第10部分：UE处于空闲模式下的过程
─ 第11部分：UE无线接入能力
c） YDB XXXX-XXXX 《LTE FDD数字蜂窝移动通信网 Uu接口技术要求》
─ 第1部分：物理层概述
─ 第2部分：物理信道和调制
─ 第3部分：物理层复用和信道编码
─ 第4部分：物理层过程
─ 第5部分：物理层测量
─ 第6部分：MAC协议
─ 第7部分：RLC协议
─ 第8部分：PDCP协议
─ 第9部分：RRC协议
d） YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 X2接口技术要求》
─ 第1部分：概述
─ 第2部分：层1
─ 第3部分：信令传输
─ 第4部分：应用协议
─ 第5部分：数据传输
e） YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求》
─ 第1部分：概述
─ 第2部分：层1
─ 第3部分：信令传输
─ 第4部分：应用协议
─ 第5部分：数据传输

本部分的附录A、附录B均为规范性/资料性附录。
为适应信息通信业发展对通信标准文件的需要，在工业和信息化部的统一安排下，对于技术尚在发展中，又需要有相应的标准性文件引导其发展的领域，由中国通信标准化协会组织制定“通信标准类技术报告”，推荐有关方面参考采用。有关对本技术报告的建议和意见，向中国通信标准化协会反映。
本部分由中国通信标准化协会提出并归口。

本部分起草单位：工业和信息化部电信研究院、中国移动通信集团、大唐电信科技产业集团、中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、南京爱立信熊猫通信有限公司、诺基亚西门子通信（上海）有限公司、新邮通信设备有限公司、上海贝尔股份有限公司、鼎桥通信技术有限公司、中国普天信息产业股份有限公司、诺基亚通信有限公司、北京天碁科技有限责任公司、重庆重邮信科股份有限公司、北京展讯高科通信技术有限公司
本部分主要起草人：

LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求 第1部分：概述
1　 范围
本部分适用于LTE数字蜂窝移动通信网。
LTE数字蜂窝移动通信网的S1接口用于EUTRAN的eNB与EPS的CN之间互联互通，本部分对S1接口作以下介绍。
2　 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求 第2部分：层1》
YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求 第3部分：信令传输》
YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求 第4部分：应用协议》
YDB XXXX-XXXX 《LTE数字蜂窝移动通信网 S1接口技术要求 第5部分：数据传输》

3　 术语、定义和缩略语
3.1　 术语和定义
下列术语和定义适用于本部分。
3.2　 缩略语
下列缩略语适用于本部分。
CMAS
Commercial Mobile Alert Service
商用移动警报系统
E-RAB
E-UTRAN Radio Access Bearer
E-UTRAN无线接入承载
eNB
E-UTRAN Node B
E-UTRAN节点B
EPC
Evolved Packet Core
演进的分组核心网
ETWS
Earthquake and Tsunami Warning System
地震和海啸预警系统
GTP-U
GPRS Tunnelling Protocol
GPRS隧道协议
IP
Internet Protocol
互联网协议
LTE
Long Term Evolution
长期演进
MME
Mobility Management Entity
移动性管理实体
O&M
Operation and Maintenance
操作维护
PWS
Public Warning System
公共预警系统
QoS
Quality of Service
服务质量
RAT
Radio Access Technology
无线接入技术
RIM
RAN Information Management
RAN信息管理
RNL
Radio Network Layer
无线网络层
S1-U
S1 User Plane Interface
S1用户面接口
S1-MME
S1 Control Plane Interface
S1控制面接口
S-GW
Serving Gateway
服务网关
S1AP
S1 Application Protocol
S1应用协议
SAP
Service Access Point
业务接入点
SCTP
Stream Control Transmission Protocol
流控制传输协议

4　 概述
4.1　 E-UTRAN架构
E-UTRAN 架构分为无线网络层（RNL）和传输网络层（TNL）两部分。E-UTRAN 构架，如E-UTRAN 逻辑节点及它们之间的接口，定义为无线网络层的一部分。
E-UTRAN 架构包括一组通过S1接口连接到EPC的eNB。整个LTE架构和E-UTRAN架构的详细描述见[LTE数字蜂窝移动通信网 无线接入部分总体技术要求]中所述。本节只阐述S1接口的架构，不对核心网或无线接入网的架构进行限制。
S1接口在EPC与E-UTRAN的边界实现。图1描述了S1接口的逻辑划分。从S1看来，E-UTRAN接入点是一个eNB，EPC接入点可以是控制面MME逻辑节点也可以是用户面S-GW逻辑节点。于是，根据EPC接入节点，S1接口定义为两种类型：面向MME的S1-MME接口和面向S-GW的S1-U接口。

图1 S1接口架构
于是E-UTRAN 到EPC可能具有多个S1接入点。作为最低要求，每个S1接入点（在E-UTRAN或EPC）将独立满足相关的S1规范的要求。
S1 是一个逻辑接口。
从任何一个eNB到EPC都可能有多个S1-MME逻辑接口。对S1-MME接口的选择由NAS节点选择功能决定，如第五章所描述。
从任何一个eNB到EPC都可能有多个S1-U逻辑接口。对S1-U接口的选择在EPC中完成，并且通过MME信令通知eNB。
4.2　 S1接口一般原则
S1接口一般原则如下：
- S1接口是开放的；
- S1接口应支持在eNB和EPC间交互信令信息；
- 从逻辑角度来看，S1接口是E-UTRAN的eNB和EPC的MME间的点到点接口。一个点到点的逻辑接口在eNB和MME间没有直接的物理连接的情况下也是可以存在的。
4.3　 S1接口规范目标
S1接口规范的目标：
- 不同厂商间的eNB和MME间能互联互通；
- 将S1接口的无线网络功能和传输网络功能分离开来以利于未来技术的引入。
4.4　 S1接口能力
S1接口支持：
- 建立、维护和释放E-UTRAN无线接入承载的过程；
- 进行LTE内和系统间切换的过程；
- 在协议层面分离UE实现用户特定的信令管理；
- 在UE和EPC间传递NAS信令；
- 通过传递EPC给E-UTRAN的请求和E-UTRANN给EPC的位置信息实现位置业务；
- 为分组数据流预留资源的机制。
4.5　 S1接口特性
4.5.1　 SCTP的使用
在eNB和MME间使用SCTP以支持S1AP信令的交互。
5　 S1接口协议功能和功能划分
5.1　 综述
下面章节描述S1-MME和S1-U为实现S1接口能力需支持的功能。
5.2　 S1 UE上下文管理功能
为了支持处于LTE_ACTIVE 状态的UE，需要对UE上下文进行管理，如通过在eNodeB和EPC中建立和释放上下文来支持S1接口上用户各自的信令。这包括安全上下文的管理。
S1 UE上下文管理功能支持在eNB中建立所有需要的初始UE上下文，包括E-RAB上下文、安全性上下文、漫游限制、UE S1信令连接ID等等，以实现空闲到激活状态的快速转换。
所有初始UE上下文的建立由MME触发。
S1 UE上下文管理功能还支持释放先前已在eNB中建立的上下文，来实现激活到空闲状态的转换。 对上下文的释放可以由MME直接触发，也可以在接收到eNB的一个请求之后触发。
5.3　 E-RAB管理功能
E-RAB服务管理功能是在eNB中UE上下文可用后，负责对用户数据传输建立、修改及释放相关的E-UTRAN资源。E-UTRAN资源的建立和修改由MME触发并且需要提供给eNB的相关QoS信息。E-UTRAN资源的释放可由MME直接触发，也可以在接收到一个eNB的请求之后触发（可选的）。
5.4　 S1链路管理功能
5.4.1　 GTP-U隧道管理功能
此功能用于在接收到一个E-RAB业务请求后，建立和释放EPC和E-UTRAN之间的GTP-U隧道。这涉及到向每个方向分配一个隧道标识符。
5.4.2　 S1信令链路管理功能
S1信令链路管理功能向E-UTRAN和EPC之间的无线网络信令提供了可靠的传输。
5.5　 LTE_Active状态UE的移动性功能
5.5.1　 Intra-LTE切换
Intra-LTE切换功能支持处于LTE_ACTIVE状态的UE的移动性，并且这种切换经由X2和S1接口，并由切换准备、执行和完成三部分组成。
5.5.2　 Inter-3GPP RAT切换
Inter-3GPP RAT切换功能，支持处于LTE_ACTIVE状态的UE进出其它3GPP-RAT，这种切换经由S1接口，并由切换准备、执行和完成组成。
5.5.3　 移动到CDMA2000系统
到non-3GPP无线系统的移动性功能，支持处于LTE_ACTIVE状态的UE进出其它non-3GPP无线技术的移动性，即进出CDMA2000系统的移动性。它由UE在CDMA2000 HRPD网络中预注册的信令，和从E-UTRAN切换到CDMA2000 HRPD/1xRTT的切换准备信令组成。
5.6　 寻呼功能
寻呼功能支持向一些eNodeB发送寻呼请求，这些eNodeB中具有一或多个小区关联于UE注册所在的TA。
5.7　 漫游和区域限制支持功能
基于网络对UE TA的限制，S1接口支持将限制信息从EPC传至eNB。
5.8　 S1接口管理功能
eNB使用错误指示功能，向MME指示逻辑错误的发生；MME使用错误指示功能，向eNB指示逻辑错误的发生。
复位功能用于在节点建立以及发生错误事件之后，对对等实体进行初始化。这个过程eNB和MME都可以使用。
S1建立（分别对eNB和MME配置进行更新）功能允许交互eNB和MME所需要的应用层数据，以在S1接口上能够正确地进行互操作。
5.9　 协调功能
5.9.1　 网络共享功能
S1接口支持传递UE的服务PLMNN和等价PLMN信息。
5.9.2　 NAS节点选择功能
LTE/EPS架构支持eNB与多个MME/S-GW之间的互相连接。因此NAS节点选择功能位于eNB中，决定与UE相关联的MME。
这个功能位于eNB中，决定并建立一个在指定UE和MME节点之间的关联，该MME节点是从eNB所属的、组成MME池区域的那些MME中选出的。
因此这个功能实现了通过S1-MME接口进行合理的路由。
在S1接口上，针对NAS节点选择功能没有特定的过程。
5.10　 安全性功能
5.10.1　 数据保密
5.10.1.1　 无线接口加密功能
无线接口应在EPC的请求下加密。信令和用户数据都可加密。加密应在E-UTRAN内部执行。
5.10.1.2　 加密密钥管理功能
加密密钥应由EPC提供。
5.10.2　 数据完整性
5.10.2.1　 完整性检查
完整性检查的目的是确保在相同的单元之间持续的信令都是通过认证的。完整性检查在E-UTRAN的内部完成。
5.10.2.2　 完整性密钥管理
完整性密钥由EPC提供。
5.11　 业务和网络接入功能
5.11.1　 核心网信令数据传输功能
NAS EPC信令应在EPC和UE之间透明传输。在S1接口上，应使用与传输E-UTRAN和EPC之间的信令相同的S1接口信道。
5.11.2　 UE跟踪
UE跟踪功能允许对于UE的多种相关事件及其活动进行跟踪。这是一个O&M功能。
5.11.3　 位置报告功能
定位功能完成对UE地理位置的确定。
位置报告功能允许MME要求eNB针对给定的UE，直接报告其当前所在服务小区，或者在改变服务小区的时候进行报告。
5.11.4　 LPPa信令传递功能
在E-SMLC和eNB间透明地传递LPPa信令数据。
5.11.5　 告警消息发送
该功能提供开始或停止告警通知消息发送的能力，告警如地震、海啸等，该消息属于两个独立的告警业务（ETWS和CMAS）之一。
在ETWS中，该消息可以是主通知消息，也可以是辅通知消息，其中主通知消息有严格发送延迟要求。
5.12　 RAN信息管理功能
RAN信息管理功能（RIM）是一个通用的机制，使用该机制可以在两个RAN节点之间，通过核心网传递信息（例如传递GERAN/UTRAN系统信息）。
6　 S1接口协议框架
6.1　 综述
通过S1接口的无线网络信令由S1应用部分（S1AP）组成。S1AP协议由处理EPC和E-UTRAN之间所有过程的机制组成。S1接口还具有在EPC和UE之间透明传输消息的能力，E-UTRAN不解释和处理这样的消息。
在S1接口上使用的S1AP协议，用于如下示例功能：
- 实现一系列来自于EPC的通用E-UTRAN过程，例如由通知SAP定义的寻呼通知。
- 在协议层面上区分各个UE，实现由专用SAP定义的与每个UE相关的移动特定信令的管理。
- 透明传输由专用SAP定义的NAS信令。
- 通过专用SAP请求多种类型的E-RAB。
- 执行移动性功能。
E-RAB由接入层提供。
6.2　 S1-MME
图2所示为S1-MME的协议结构。

图2 S1-MME的接口协议结构
其中，传输网络层基于IP传输，由IP以及其上的SCTP组成。
6.3　 S1-U
图3所示为S1-U的协议结构。

图3 S1-U的接口协议结构
7　 其它S1接口规范
7.1　 E-UTRAN S1接口：层1（3GPP TS 36.411）
该规范描述了可能用于支持S1接口的物理层技术。
7.2　 E-UTRAN S1接口：信令传输（3GPP TS 36.412）
该规范描述了用于S1-MME S1AP中的信令承载。
7.3　 E-UTRAN S1接口：S1AP规范（3GPP TS 36.413)
该规范描述了用于S1接口的无线网络控制面信令。
7.4　 E-UTRAN S1接口：数据传输和传输信令（3GPP TS 36.414)
该规范描述了用于S1-U接口用户面的传输承载。
参考文献
[1] 3GPP TS 36.411－E-UTRAN S1接口层一
[2] 3GPP TS 36.412－E-UTRAN S1接口信令传输
[3] 3GPP TS 36.413－E-UTRAN S1接口应用协议
[4] 3GPP TS 36.414－E-UTRAN S1接口数据传输