一分鐘快速了解手機如何傳送檔案

[本文會先介紹4G通訊系統架構,再描述手機如何透過此架構傳送檔案]

River Chan
Mar 30, 2018 · 4 min read

註:本篇是設定在手機已開機好的狀態,若是剛開機或關閉飛航模式時,則使用者手機(UE)需要先透過Attach程序向行動電信網路註冊,以便於使用電信網路服務。


在4G通訊系統中,所使用的是LTE(Long Term Evolution)的系統架構,而LTE整體架構分為無線架構 E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)與核心網路 EPC (Evolved Packet Core)兩大部分。

LTE整體架構

無線架構主要為使用者(User Equipment, UE)與基地台(eNB或者eNodeB),兩者間的透過無線介面LTE-Uu通訊。

4G核心網路在設計上改採ALL-IP的架構,捨棄電話線路交換服務(Circuit Switched, CS Call),僅保留數據封包交換網路(Packet Switched, PS Call),且為了兼容舊有通訊系統(如2G、3G等)及IP網路系統(如WLAN、WiMAX等),設計成多重網路存取架構。核心網由三個部分組成: MME(Mobility Management Entity)、S-GW(Serving Gateway)和P-GW(Packet Data Network Gateway)。

MME為核心網路的大腦,負責整個核心網的移動性管理、用戶身分認證、安全性管理、及處理Control-Plane訊息;S-GW管理系統內User-Plane訊息,例如Routing/Forwarding資料封包和Mobility Anchor(處理eNB間的換手,即用戶由A基地台服務範圍移動到B基地台服務範圍的程序);P-GW負責User-Plane的外部連線(指連接到Internet)。


以下將介紹使用者跟基地台完成通訊後(電信業者會根據不同使用者提供不同等級服務,例如該用戶是否為上網流量吃到飽或是有限制流量用戶),要如何經過一步一步需求確認流程,達到傳送檔案的目的。

Mobile-Originated Data Call,資料來源: Radysis White Paper | 自行整理

上圖為完整資料傳送細部流程,以下將圖上所有流程,以色塊區分為6大步驟:

  1. 使用者(UE)要傳送檔案(Data)前,會先與基地台(eNB)建立RRC( Radio Resource Control)連線,可以想像成原本是許多無線電資源在休眠,因為有該服務請求,叫醒它們的意思。
  2. 連線建立完成後,使用者(UE)會發起業務請求(傳送檔案),通知MME所需要的Bearer條件 (根據要傳送的Data大小)
  3. MME收到業務請求後,通知S-GW/P-GW所需要的Bearer資源
  4. S-GW/P-GW修改傳送資料所需要的Bearer,會需要此步驟是因為,大部分時候的Bearer,在系統設計時會先有個預設(default)值,故若是要啟用的服務超過預設值能乘載的上限時,便需要進行修改。
  5. 根據使用者(UE)要求的業務請求(傳送檔案),重新配置RRC 連線
  6. 使用者(UE)通知P-GW所需要的Bearer建立完成,可以開始傳送資料

經過上述程序後,使用者便可以開始傳送資料,當然根據使用情境的不同,在流程上會有些微的差異,但整體大原則是不變的,1.確認連線 2.根據業務需求調整所需資源 3. 確認資源完成 4. 傳送資料。

有關LTE中信令程序資料可以參考
[1] Protocol Signaling Procedures in LTE

River Chan

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目前在多倫多gap year中,出走前經歷:軟體工程師|開源軟體工程師|專案經理。Worrying about the future is not helpful. If you are worrying tomorrow, you’ll lose today.

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