关于SR-LTE信令流程和终端信令行为分析和应用
摘要：sr-lte通信方式是一种lte与cdma的混合通信方式，在国内外的的运营商都有这种应用。如中国电信，美国运营商version wireless均采用这种技术进行lte与cdma混合组网。以本文介绍sr-lte终端测试中的基本信令流程，并以中国电信的a芯片和b芯片终端为例，分析两种终端的不同信令行为。
sr-lte（single radio lte）是lte与cdma 1xrtt的一种混合模式，sr是单射频的简称，顾名思义sr-lte的技术特点是使用一套接收机硬件，实现lte与1xrtt同时待机，通信时分复用。在sr-lte出现之前，业界普遍采用的是svlte（simultaneous voice and lte）通信模式，svlte通信模式的特点是具有两套独立射频收发机，实现lte与1xrtt的独立通信，lte与1xrtt是两个完整的独立模块，可以独立工作同时通信，互不干扰。这种技术的优点是运行简单，运营商网络侧变动小。但这种方案有其缺点之处，由于lte和1xrtt需要两套独立的硬件，其运行功耗较高，对终端续航时间造成较重负担，而且终端的成本上升。由于用户应用的复杂化，用户体验的瓶颈日益转移到终端侧，svlte的缺点就更加明显。sr-lte采用单射频硬件，在lte连接态和空闲态下，sr-lte终端会周期性地，短暂终端与lte的连接，而转去监听1xrtt寻呼信道。这种技术的优点是使用同一套接收机硬件，功耗小，成本低，在目前业界逐渐成为代替svlte的首选方案。sr-lte技术需要lte与cdma工作信令相互配合， 而且由于在lte工作过程中需要周期性监听cdma寻呼，对lte数据性能会产生一定的影响。
1 sr-lte典型工作流程
下面以一个典型的应用场景为例子，介绍sr-lte的基本信令流程。在这个例子中，先后完成以下的信令过程：1）网络搜索，2）lte注册，3）cdma 1xrtt注册，4）cdma寻呼，5）终端触发lte esr过程，6）终端接通cdma 1xrtt通话，7）经过一段时间cdma 1xrtt通话挂断，8）终端恢复到lte连接状态，lte数据得以继续。
1）终端初始化后进入网络搜索状态，对于网络对sr-lte的支持情况，终端通过获取
lte sib8广播消息中的 csfb-supportfordualrxues和csfb-registrationparam1xrtt来判断。若csfb-supportfordualrxues=true，则ue工作在1xcsfb模式，若csfb-supportfordualrxues=false，且csfb-supportfordualrxues=true，则ue工作在sr-lte模式。
2）终端在网络搜索成功后开始lte注册过程，如图1所示，为标准lte注册流程，在此流程中，网络需要获知手机对sr-lte的支持情况，以判断终端下一个过程的信令行为。终端上报的ue capability information消息会携带终端对sr-lte的支持情况，网络通过检查此消息中interrat_parameters的cdma2000_1xrtt参数，若rxconfig1xrtt=dual，则表示终端当前工作在sr-lte状态，若rxconfig1xrtt=single，则表示终端当前工作在非sr-lte状态。如图2所示，这个终端在第一次lte注册时处于非sr-lte状态。lte附着完成后，激活默认承载，进入lte connected状态（lte在线）。
图1
图2
3）在sr-lte注册完成后，终端进行cdma注册。
4）在1xrtt注册完成后，网络侧发起cdma寻呼消息。
5）根据3gpp ts 23.272定义，当终端收到1xrtt寻呼，ue应在发送1xrtt寻呼消息前，通知lte网络中断lte数据通信，这是通过ue向网络发送extended service request消息来实现，流程如如图3所示。ue发起lte连接请求，在ue发送的esr消息中，携带servicetype=mobile terminating cs fallback（或者1xcs fallback），如图4所示。如呼叫是终端发起的，则servicetpye=mobile originating cs fallback（或者1xcs fallback）。在esr消息发送完成后，网络侧发送rrcconnectionrelease消息，释放lte rrc信令。
图3
图4
6）终端接通cdma呼叫，这时lte连接中断。
7）终端保持cdma通话一段时间后，挂断cdma通话。
8）终端在结束cdma通话后，重新发起lte注册，之后触发tracking area update过程，并重新建立pdn连接。如图5所示。
图5
2.1 a芯片终端与b芯片终端的sr-lte信令行分析
a芯片与b芯片是当前sr-lte技术的主流芯片解决方案，两种芯片的sr-lte工作流程有所差异，以下我们以中国电信的a芯片与b芯片 sr-lte终端为例，分析两种终端的信令行为差异。
2.2 a芯片终端与b芯片终端开机选网的差异
开机注册过程，a芯片终端采用lte优先注册，lte注册完后再做cdma注册。b芯片终端选网注册没有优先关系，先注册到lte网络或者1xrtt网络都可能发生。一般来说，网络注册 会采取lte优先，因为可以在lte注册流程中可以判断lte网络是否支持volte，进而决定是否需要回落到1xrtt进行语音通话。在实验室测试中，一般采用先lte后1xrtt注册的方式。
b芯片终端开机注册过程可以先注册lte，也可以先cdma。如果先进行lte注册，在lte注册完成后，b芯片终端会中断lte连接，进行1xrtt注册，在1xrtt注册完成后，发起第二次lte注册，重新回到lte网络。如果终端先注册cdma，在终端完成cdma注册后再进行lte注册，则lte注册可以一次完成。两种工作方式都是正常行为，取决于终端所在网络的情况而异。
2.3 a芯片终端与b芯片终端开机状态的差异
a芯片终端和b芯片终端开机时的状态有所差异。a芯片终端开机时，有可能处于两种状态，一种是sr-lte状态，另一种是非sr-lte状态。如果终端处于sr-lte状态，则在ue lte注册过程中，ue capability information中携带的cdma2000_1xrtt参数，rxconfig1xrtt=dual，网络收到此消息后，知道终端已处于sr-lte模式。若ue capability information中携带的cdma2000_1xrtt参数，rxconfig1xrtt=single，则表示终端处于非sr-lte状态，终端在完成lte注册后，会重置modem进行模式切换，进入sr-lte模式并发起第二次lte接入。所以，当网络侧收到capability information中携带的cdma2000_1xrtt参数，rxconfig1xrtt=single，注册完成后，应下发rrcconnectionrelease消息，使网络侧处于rrc idle状态，等待终端的第二次接入，避免终端发起rrcconnectionrequest消息时，网络侧仍处于rrc connected状态，出现状态机错误。对于b芯片终端，则每次开机的时候，都是处于sr-lte状态，不会有模式切换的情况。
2.4 从lte注册过渡到cdma注册之间的差异
如果a芯片终端和b芯片终端都采取先lte后cdma的注册方式，两者的初始状态都是sr-lte模式，则终端在lte注册过程中终端上报的ue capability information消息interrat_parameters的cdma2000_1xrtt参数均为rxconfig1xrtt=dual。
a芯片终端在lte注册完成后，转入进行cdma注册，lte链路不中断。在完成cdma注册后，lte仍处于原来的状态，不会重新接入lte。
b芯片终端开机后直接进入sr-lte模式，在完成第一次lte注册后，b芯片终端会中断lte的通信而进行1xrtt的注册，而这个过程没有任何消息通告给网络侧，这会导致网络侧认为b芯片终端还是注册在网络中。而当b芯片完成1xrtt注册后，会重新发起lte注册请求，在rrcconnectionrequest消息中携带的注册类型为“mo signaling”，由于网络侧认为b芯片终端仍然注册在网络中，当它收到注册类型为“mo signaling”的rrcconnectionrequest消息会认为ue状态错误。针对这种情况，网络侧需要对这种行为进行识别。
上述两者行为的区别在于，a芯片与b芯片在第一次注册lte网络后的信令行为不一样，a芯片终端会做直接做1xrtt注册而不会把lte中断（无需重做lte接入），而b芯片终端会中断lte连接做1xrtt注册，在1xrtt注册完成后，重新接入lte。所以网络侧必须对这两种方式进行适配，否则会产生状态错误。我们在实现中采用延时监控的方式解决这个问题。当lte注册完成后，网络侧暂时不释放rrc信令（不发rrcconnectionrelease），然后等待1xrtt的注册，如果是b芯片终端，终端完成1xrtt注册后会重新发起lte随即接入，向网络侧发送preamble消息。这时，当网络侧捕捉到preamble消息，在回应rar消息前，网络侧内部释放掉rrc信令（注意，此时的操作是网络侧内部释放rrc信令，而不发送rrcconnectionrelease消息给终端），使得网络侧rrc状态机恢复到rrc idle状态，然后再发送rar消息。这样就保证了了在收到终端的rrcconnectionrequest消息时，网络侧处于正确的状态。针对a芯片终端，由于终端不会中断lte，所以在1xrtt注册完成后，终端是不会重新发起lte随机接入的，网络侧在完成1xrtt注册后，开始定时器计时，当定时器超时后，如在这个过程中，没有收到preamble消息，则表明终端并非b芯片终端，网络侧会认为sr-lte整个注册流程已经完成。
3 罗德与施瓦茨的sr-lte协议测试解决方案
罗德与施瓦茨公司的lte协议测试仪cmw-pct是一种通用的协议测试解决方案，不但能支持2g/3g/4g的协议一致性测试，还能广泛支持世界主流运营商的定制化协议测试。r&s sr-lte协议测试方案，使用cmw500 pct作为网络仿真器，如图6所示。cmw-pct协议测试仪的特点是能支持多种不同制式小区的模拟，sr-lte解决方案可以同时模拟fdd-lte小区，tdd-lte小区，1xrtt小区以及ehrpd小区，实现不同的通信场景，模拟运营商真实的网络状况。能对sr-lte终端的选网，注册，数据通信，语音呼叫，4g-3g切换等场景进行仿真模拟。罗德与施瓦茨的sr-lte信令测试方案已成为中国电信、美国verizon wireless等主流sr-lte方案运营商官方认证的测试平台，用于运营商终端入网测试（operator acceptance test）。
图6
罗德与施瓦茨公司的cmwmars协议分析工具，具有强大的日志分析功能，可以分析lte、1xrtt、ehrpd的空口信令，以及调试打印信息。这个工具具有强大的可视化功能，以直观的方式显示信令消息流程，显示消息内容结构以及原始数据。cmwmars还具有强大的消息过滤，检索，消息关联分析等能力，并支持编辑脚本对消息进行分析和提取。
图7
4 小结
本文介绍了sr-lte的基本信令流程，并分析对比了a芯片终端与b芯片终端的信令行为差异。最后，我们简单介绍了罗德与施瓦茨公司的sr-lte协议测试方案。
Vishay推出超小型SMD石英晶振XT23和XT35
2020年智慧城市解决方案朝多领域发展，建设投资支出仅次于美国
为什么重采样很重要？Pandas中重新采样的关键问题解析
区块链如何简化制造业生态系统中的发展信任
利用CPLD技术实现雷达系统的并口数据收发及存储功能
关于SR-LTE信令流程和终端信令行为分析和应用
一种3D结构复合材料的导热系数模拟计算方法
verilog是什么_verilog的用途和特征是什么
工业机器人增量放缓，明年有望提速
智能手表终于上线微信支付功能
冬季使用加湿器谨慎使用成“过敏”
真的牛！5G来袭 凌华智慧制造掌握工业4.0
5G会对传统专网行业和专网厂商带来什么影响
一加4和小米6都将用骁龙835+8GB，谁更强就看后面的调教
二极管用途及分类
AOC发布入门级显示器B2系列，采用VGA和HDMI 1.4输入接口
Facebook正在帮助社交网络推出加密货币支付系统
TicWatchPro蓝牙版怎么样 值不值得买
马自达定位紧凑型的首款电动SUV疑似曝光，预计2020年正式推出
快车A2号卫星参数表
sr-lte（single radio lte）是lte与cdma 1xrtt的一种混合模式，sr是单射频的简称，顾名思义sr-lte的技术特点是使用一套接收机硬件，实现lte与1xrtt同时待机，通信时分复用。在sr-lte出现之前，业界普遍采用的是svlte（simultaneous voice and lte）通信模式，svlte通信模式的特点是具有两套独立射频收发机，实现lte与1xrtt的独立通信，lte与1xrtt是两个完整的独立模块，可以独立工作同时通信，互不干扰。这种技术的优点是运行简单，运营商网络侧变动小。但这种方案有其缺点之处，由于lte和1xrtt需要两套独立的硬件，其运行功耗较高，对终端续航时间造成较重负担，而且终端的成本上升。由于用户应用的复杂化，用户体验的瓶颈日益转移到终端侧，svlte的缺点就更加明显。sr-lte采用单射频硬件，在lte连接态和空闲态下，sr-lte终端会周期性地，短暂终端与lte的连接，而转去监听1xrtt寻呼信道。这种技术的优点是使用同一套接收机硬件，功耗小，成本低，在目前业界逐渐成为代替svlte的首选方案。sr-lte技术需要lte与cdma工作信令相互配合， 而且由于在lte工作过程中需要周期性监听cdma寻呼，对lte数据性能会产生一定的影响。
1 sr-lte典型工作流程
下面以一个典型的应用场景为例子，介绍sr-lte的基本信令流程。在这个例子中，先后完成以下的信令过程：1）网络搜索，2）lte注册，3）cdma 1xrtt注册，4）cdma寻呼，5）终端触发lte esr过程，6）终端接通cdma 1xrtt通话，7）经过一段时间cdma 1xrtt通话挂断，8）终端恢复到lte连接状态，lte数据得以继续。
1）终端初始化后进入网络搜索状态，对于网络对sr-lte的支持情况，终端通过获取
lte sib8广播消息中的 csfb-supportfordualrxues和csfb-registrationparam1xrtt来判断。若csfb-supportfordualrxues=true，则ue工作在1xcsfb模式，若csfb-supportfordualrxues=false，且csfb-supportfordualrxues=true，则ue工作在sr-lte模式。
2）终端在网络搜索成功后开始lte注册过程，如图1所示，为标准lte注册流程，在此流程中，网络需要获知手机对sr-lte的支持情况，以判断终端下一个过程的信令行为。终端上报的ue capability information消息会携带终端对sr-lte的支持情况，网络通过检查此消息中interrat_parameters的cdma2000_1xrtt参数，若rxconfig1xrtt=dual，则表示终端当前工作在sr-lte状态，若rxconfig1xrtt=single，则表示终端当前工作在非sr-lte状态。如图2所示，这个终端在第一次lte注册时处于非sr-lte状态。lte附着完成后，激活默认承载，进入lte connected状态（lte在线）。
图1
图2
3）在sr-lte注册完成后，终端进行cdma注册。
4）在1xrtt注册完成后，网络侧发起cdma寻呼消息。
5）根据3gpp ts 23.272定义，当终端收到1xrtt寻呼，ue应在发送1xrtt寻呼消息前，通知lte网络中断lte数据通信，这是通过ue向网络发送extended service request消息来实现，流程如如图3所示。ue发起lte连接请求，在ue发送的esr消息中，携带servicetype=mobile terminating cs fallback（或者1xcs fallback），如图4所示。如呼叫是终端发起的，则servicetpye=mobile originating cs fallback（或者1xcs fallback）。在esr消息发送完成后，网络侧发送rrcconnectionrelease消息，释放lte rrc信令。
图3
图4
6）终端接通cdma呼叫，这时lte连接中断。
7）终端保持cdma通话一段时间后，挂断cdma通话。
8）终端在结束cdma通话后，重新发起lte注册，之后触发tracking area update过程，并重新建立pdn连接。如图5所示。
图5
2.1 a芯片终端与b芯片终端的sr-lte信令行分析
a芯片与b芯片是当前sr-lte技术的主流芯片解决方案，两种芯片的sr-lte工作流程有所差异，以下我们以中国电信的a芯片与b芯片 sr-lte终端为例，分析两种终端的信令行为差异。
2.2 a芯片终端与b芯片终端开机选网的差异
开机注册过程，a芯片终端采用lte优先注册，lte注册完后再做cdma注册。b芯片终端选网注册没有优先关系，先注册到lte网络或者1xrtt网络都可能发生。一般来说，网络注册 会采取lte优先，因为可以在lte注册流程中可以判断lte网络是否支持volte，进而决定是否需要回落到1xrtt进行语音通话。在实验室测试中，一般采用先lte后1xrtt注册的方式。
b芯片终端开机注册过程可以先注册lte，也可以先cdma。如果先进行lte注册，在lte注册完成后，b芯片终端会中断lte连接，进行1xrtt注册，在1xrtt注册完成后，发起第二次lte注册，重新回到lte网络。如果终端先注册cdma，在终端完成cdma注册后再进行lte注册，则lte注册可以一次完成。两种工作方式都是正常行为，取决于终端所在网络的情况而异。
2.3 a芯片终端与b芯片终端开机状态的差异
a芯片终端和b芯片终端开机时的状态有所差异。a芯片终端开机时，有可能处于两种状态，一种是sr-lte状态，另一种是非sr-lte状态。如果终端处于sr-lte状态，则在ue lte注册过程中，ue capability information中携带的cdma2000_1xrtt参数，rxconfig1xrtt=dual，网络收到此消息后，知道终端已处于sr-lte模式。若ue capability information中携带的cdma2000_1xrtt参数，rxconfig1xrtt=single，则表示终端处于非sr-lte状态，终端在完成lte注册后，会重置modem进行模式切换，进入sr-lte模式并发起第二次lte接入。所以，当网络侧收到capability information中携带的cdma2000_1xrtt参数，rxconfig1xrtt=single，注册完成后，应下发rrcconnectionrelease消息，使网络侧处于rrc idle状态，等待终端的第二次接入，避免终端发起rrcconnectionrequest消息时，网络侧仍处于rrc connected状态，出现状态机错误。对于b芯片终端，则每次开机的时候，都是处于sr-lte状态，不会有模式切换的情况。
2.4 从lte注册过渡到cdma注册之间的差异
如果a芯片终端和b芯片终端都采取先lte后cdma的注册方式，两者的初始状态都是sr-lte模式，则终端在lte注册过程中终端上报的ue capability information消息interrat_parameters的cdma2000_1xrtt参数均为rxconfig1xrtt=dual。
a芯片终端在lte注册完成后，转入进行cdma注册，lte链路不中断。在完成cdma注册后，lte仍处于原来的状态，不会重新接入lte。
b芯片终端开机后直接进入sr-lte模式，在完成第一次lte注册后，b芯片终端会中断lte的通信而进行1xrtt的注册，而这个过程没有任何消息通告给网络侧，这会导致网络侧认为b芯片终端还是注册在网络中。而当b芯片完成1xrtt注册后，会重新发起lte注册请求，在rrcconnectionrequest消息中携带的注册类型为“mo signaling”，由于网络侧认为b芯片终端仍然注册在网络中，当它收到注册类型为“mo signaling”的rrcconnectionrequest消息会认为ue状态错误。针对这种情况，网络侧需要对这种行为进行识别。
上述两者行为的区别在于，a芯片与b芯片在第一次注册lte网络后的信令行为不一样，a芯片终端会做直接做1xrtt注册而不会把lte中断（无需重做lte接入），而b芯片终端会中断lte连接做1xrtt注册，在1xrtt注册完成后，重新接入lte。所以网络侧必须对这两种方式进行适配，否则会产生状态错误。我们在实现中采用延时监控的方式解决这个问题。当lte注册完成后，网络侧暂时不释放rrc信令（不发rrcconnectionrelease），然后等待1xrtt的注册，如果是b芯片终端，终端完成1xrtt注册后会重新发起lte随即接入，向网络侧发送preamble消息。这时，当网络侧捕捉到preamble消息，在回应rar消息前，网络侧内部释放掉rrc信令（注意，此时的操作是网络侧内部释放rrc信令，而不发送rrcconnectionrelease消息给终端），使得网络侧rrc状态机恢复到rrc idle状态，然后再发送rar消息。这样就保证了了在收到终端的rrcconnectionrequest消息时，网络侧处于正确的状态。针对a芯片终端，由于终端不会中断lte，所以在1xrtt注册完成后，终端是不会重新发起lte随机接入的，网络侧在完成1xrtt注册后，开始定时器计时，当定时器超时后，如在这个过程中，没有收到preamble消息，则表明终端并非b芯片终端，网络侧会认为sr-lte整个注册流程已经完成。
3 罗德与施瓦茨的sr-lte协议测试解决方案
罗德与施瓦茨公司的lte协议测试仪cmw-pct是一种通用的协议测试解决方案，不但能支持2g/3g/4g的协议一致性测试，还能广泛支持世界主流运营商的定制化协议测试。r&s sr-lte协议测试方案，使用cmw500 pct作为网络仿真器，如图6所示。cmw-pct协议测试仪的特点是能支持多种不同制式小区的模拟，sr-lte解决方案可以同时模拟fdd-lte小区，tdd-lte小区，1xrtt小区以及ehrpd小区，实现不同的通信场景，模拟运营商真实的网络状况。能对sr-lte终端的选网，注册，数据通信，语音呼叫，4g-3g切换等场景进行仿真模拟。罗德与施瓦茨的sr-lte信令测试方案已成为中国电信、美国verizon wireless等主流sr-lte方案运营商官方认证的测试平台，用于运营商终端入网测试（operator acceptance test）。
图6
罗德与施瓦茨公司的cmwmars协议分析工具，具有强大的日志分析功能，可以分析lte、1xrtt、ehrpd的空口信令，以及调试打印信息。这个工具具有强大的可视化功能，以直观的方式显示信令消息流程，显示消息内容结构以及原始数据。cmwmars还具有强大的消息过滤，检索，消息关联分析等能力，并支持编辑脚本对消息进行分析和提取。
图7
4 小结
本文介绍了sr-lte的基本信令流程，并分析对比了a芯片终端与b芯片终端的信令行为差异。最后，我们简单介绍了罗德与施瓦茨公司的sr-lte协议测试方案。
Vishay推出超小型SMD石英晶振XT23和XT35
2020年智慧城市解决方案朝多领域发展，建设投资支出仅次于美国
为什么重采样很重要？Pandas中重新采样的关键问题解析
区块链如何简化制造业生态系统中的发展信任
利用CPLD技术实现雷达系统的并口数据收发及存储功能
关于SR-LTE信令流程和终端信令行为分析和应用
一种3D结构复合材料的导热系数模拟计算方法
verilog是什么_verilog的用途和特征是什么
工业机器人增量放缓，明年有望提速
智能手表终于上线微信支付功能
冬季使用加湿器谨慎使用成“过敏”
真的牛！5G来袭 凌华智慧制造掌握工业4.0
5G会对传统专网行业和专网厂商带来什么影响
一加4和小米6都将用骁龙835+8GB，谁更强就看后面的调教
二极管用途及分类
AOC发布入门级显示器B2系列，采用VGA和HDMI 1.4输入接口
Facebook正在帮助社交网络推出加密货币支付系统
TicWatchPro蓝牙版怎么样 值不值得买
马自达定位紧凑型的首款电动SUV疑似曝光，预计2020年正式推出
快车A2号卫星参数表