LTEUE開機時發(fā)生的流程

1、UE開機時發(fā)生的流程1.1 PLMN選擇流程UE在E-UTRAN頻段中掃描所有的載頻信道，如果搜索到了一個或多個PLMN , UE將把所找到的滿足質(zhì)量門限 PLMN報名NAS。獲取PLMN ID,不滿足質(zhì)量門限的 PLMN 將和測量值一起上報給 NAS層。NAS層選定PLMN ,再進行小區(qū)選擇。PLMN由很多個小區(qū)組成。小區(qū)由其使用的主擾碼( Primary Scrambling Code )標識， 主擾碼在網(wǎng)絡規(guī)劃時分配。小區(qū)所屬的PLMN的信息包含在系統(tǒng)消息中。終端在開機或脫網(wǎng)時，首先選擇一個 PLMN ,然后搜索該PLMN的小區(qū)，如果在該 PLMN下無法捕捉到合 適的小區(qū)，則上報 PLM

2、N列表啟動新一輪小區(qū)獲取過程。終端要維護幾種不同類型的PLMN列表，每個列表中會有多個PLMN。R PLMN-已登記PLMN (R PLMN )是終端在上次關(guān)機或脫網(wǎng)前登記上的PLMN。E PLMN-等效 PLMN ( E PLMN )為與終端當前所選擇的PLMN 處于同等地位的PLMN ,其優(yōu)先級相同。HPLMN-歸屬PLMN (HPLMN) 為終端用戶歸屬的 PLMN。UPLMN-用戶控制 PLMN (U PLMN )是儲存在U S I M卡上的一個與PLMN 選擇有關(guān)的參數(shù)。OPLMN-運營商控制 PLMN (O PLMN )是儲存在U S I M卡上的一個與PLMN 選擇有關(guān)的參數(shù)。F

3、 PLMN-禁用PLMN (F PLMN )為被禁止訪問的 PLMN ,A PLMN-可獲取PLMN (A PLMN)為終端能在其上找到至少一個小區(qū)，并能讀出其PLMN標識信息的PLMN。PLMN的選擇有自動和手動兩種：(1)自動選擇，終端開機或脫網(wǎng)時，其非接入層功能模塊會利用終端中存儲的PLMN信息首先選擇一個 PLMN ,然后命令接入層功能模塊去搜索該PLMN。相應地，接入層利用終端中存儲的小區(qū)列表信息來選擇、捕獲小區(qū)，或啟動小區(qū)搜索程序來搜索屬于該PLMN的小區(qū)。如果捕獲成功，則將搜索結(jié)果報告非接入層； 否則，將由非接入層再次選擇一個 PLMN, 重新搜索。不同類型的PLMN其優(yōu)先級別不

4、同，終端在進行 PLMN選擇時將按照以下順序依次進行：R PLMN 和 E PLMNH PLMNU PLMNO PLMN其他的PLMN（2）手動選擇，終端開機或脫網(wǎng)時，其非接入層功能模塊會命令接入層去搜索所有的PLMN ,然后接入層將搜索到的所有PLMN信息報告給非接入層，由用戶手動操作來選定一個PLMN。其后的搜索過程與自動選擇過程相同小區(qū)的選擇與重選。1.2小區(qū)搜索小區(qū)搜索（Cell Search）,用于UE獲得一個Cell的時間，頻率同步，并獲取 Cell的物 理層小區(qū)Id。當UE獲得物理層小區(qū)id和幀同步后，UE就可以在BCH上讀取系統(tǒng)消息小區(qū)搜索過程：1 .主同步信號，UE可以獲得5

5、ms的基準時間2 .輔同步信號，UE可以獲得幀同步和物理層的小區(qū)組3 . 下行參考信號（Reference Signal）, UE可以獲得物理層的小區(qū) id4 . UE獲得物理層小區(qū)id和幀同步后，UE就可以在BCH上讀取系統(tǒng)消息，用于獲取 其它小區(qū)信息。終端在事先不知道小區(qū)信息的情況下搜索小區(qū)，需要經(jīng)過時隙同步、幀同步、捕獲主擾碼三個步驟。這三個步驟涉及到四個下行物理信道：主同步信道（P-SCH）、從同步信道（S-SCH）、主公共導頻信道（P-CPICH）、主公共控制物理信道（P-CCPCH）。這里是在每 個時隙10ms幀內(nèi)發(fā)送兩次 PSCH和SSCH,先通過檢測 PSCH獲彳導5ms時鐘，

6、然后檢測 SSCH,獲得無線幀時鐘，小區(qū) ID組和BCH天線配置信息。具體小區(qū) ID是通過檢測下行 參考信號得到的。這一步是在獲得了幀同步之后進行。如果終端上已經(jīng)存有某個小區(qū)的信息，如頻率、主擾碼等，那么終端可以利用這些信息來簡化小區(qū)搜索過程，其搜索過程仍大致需要遵循這三個步驟。1）時隙同步：主同步信道（P-SCH）、從同步信道（S-SCH）、主公共導頻信道（P-CPICH）、主公共控制物理信道(P-CCPCH)之間是同步的。先要獲取各時隙的邊界，從而與各物理 信道實現(xiàn)時隙同步。 這一步是通過捕獲主同步信道來實現(xiàn)的。主同步信道不屬于碼信道，沒有經(jīng)過擴頻和加擾處理。主同步信道在每個時隙的起始處重

7、復發(fā)送主同步碼，所有小區(qū)的主同步碼相同，且終端預先知道其碼片序列。捕獲到該主同步碼(PSC)確定各物理信道的時隙邊界。主同步碼的傳送周期是5ms,2)幀同步：通過捕獲從同步信道來實現(xiàn)的。下行擾碼又分為主擾碼和從擾碼，其中主 擾碼有512個，分為64組，每組8個。因此，在第二步實現(xiàn)物理信道的幀同步的同時，終 端可以獲悉該小區(qū)的無線幀中使用的從同步碼字組合，從而可以確定該小區(qū)使用的主擾碼所屬的組別。3)捕獲主擾碼 ：通過前兩步，終端能夠同步到主公共導頻信道的無線幀。第二步已 經(jīng)確定該主擾碼所屬的組號，因此，只需要定位到該主擾碼組，然后從個主擾碼中找到與本小區(qū)匹配的主擾碼，捕獲主擾碼的工作即告結(jié)束。

8、然后，就可以用主擾碼解碼主公共控制物 理信道，從而解調(diào)出系統(tǒng)下發(fā)的廣播消息，通過讀取 BCH獲得小區(qū)的其他系統(tǒng)信息。在小區(qū)搜索的時候，搜索的次序是同頻小區(qū)、異頻小區(qū)、然后找不同系統(tǒng)之間的小區(qū)。在經(jīng)過前面的小區(qū)搜索過程后，終端仍需判定該小區(qū)的信號質(zhì)量是否達到一定的要求，才能進一步確定是否可以駐留在該小區(qū)。1.3小區(qū)選擇小區(qū)選擇分為兩種， 初始小區(qū)選擇(Initial Cell Selection )和存儲信息小區(qū)選擇 (Stored Information Cell Selection ):初始小區(qū)選擇(Initial Cell Selection ), UE會掃描在E-UTRAN的頻帶內(nèi)所有信

9、道，在 每個載頻上UE需要搜索一個最好小區(qū)。存儲信息小區(qū)選擇 (Stored Information Cell Selection )需要根據(jù)UE通過以前的測量控制信元或者檢測到小區(qū)儲存起來的載頻信息進行選擇，首選中測UE存儲起來的載頻信息。如果找到合適小區(qū)， 就直接選擇該小區(qū)。如果沒有找到合適的小區(qū)，還是要發(fā)起初始小區(qū)選擇的步驟。小區(qū)選擇的流程：1. 當UE開機以后，由UE的上層MCP模塊配置DLPHY的測量。2. MCP模塊通知DLPHY進行搜索，DLPHY在頻帶內(nèi)掃描所有的射頻信道，在每個載頻上搜索最強信號小區(qū)。3. DLPHY根據(jù)MCP模塊的測量指示，把測量結(jié)果返回到MCP模塊，由MC

10、P模塊選擇一個最強的小區(qū)，通知DLPHY駐留。4. MCP模塊通知 BCP模塊接收新的系統(tǒng)消息，BCP模塊通知 RRU調(diào)整頻率，由DLPHY接收系統(tǒng)消息。BCP模塊通知 MCP模塊新的系統(tǒng)消息。MCP利用SIB1里面的消息來判斷小區(qū)是否屬于suitable小區(qū)或者是可接受小區(qū)。判斷小區(qū)的順序是：判斷是否屬于預先設定的PLMN ,然后判斷是否是禁止小區(qū)，然后利用S準則進行判斷，然后再進行是否是禁止漫游的TA列表。如果中間的判斷過程通不過，則在測量小區(qū)的列表中查看是否有其他小區(qū)，然后同樣執(zhí)行相同的步驟來判斷。如 果沒有合適的小區(qū)，則進行 Acceptable的判斷，在這個過程中，同樣需要進行小區(qū)

11、選擇標準的判斷。如果找到Acceptable小區(qū)，則通知 EMM即可。如果沒有找到以上兩種小區(qū)，則通知 EMM ,同時重新進行小區(qū)的初選。MCP模塊保存先驗信息，同時啟動對服務小區(qū)的周期性測量。測量列表是包含了一組測量結(jié)果，測量結(jié)果中 包含白有 RSRP值和RSRQ值以及小區(qū)的物理 ID。5. MCP模塊通知EMM和RRC小區(qū)選擇的結(jié)果。此時小區(qū)選擇基本完成6. EMM收到小區(qū)的選擇結(jié)果以后，判斷選擇的小區(qū)是限制服務，還是正常服務，還 是沒有小區(qū)可用。7. 如果不是，則進入任意小區(qū)選擇狀態(tài)。8. 進入小區(qū)任意選擇狀態(tài)后，進行測量的順序：同頻，異頻，RAT系統(tǒng)上選擇合適小區(qū)。1.4隨機接入隨機接

12、入可分為：基于競爭的初始接入和基于非競爭的初始接入兩種。隨機接入的觸發(fā)條件：1. RRC_IDLE初始接入；2 .無線鏈路斷開時初始接入；3 .切換時需要隨機接入；4. RRC_CONNECTED狀態(tài)下收到上行數(shù)據(jù)，需要隨機接入，如上行同步狀態(tài)為非同 步”，即UE主叫時失步；5. RRC_CONNECTED狀態(tài)下收到下行數(shù)據(jù)，需要隨機接入，即UE被叫時失步。6. 一般UE從RRC_IDLE初始接入需要競爭的隨機接入?；诟偁幍某跏冀尤? Contention based random access )的四個步驟，如下圖 1.4-1所JEeNBRandom Access PreambleRand

13、om Access ResponseScheduled TransmisaionCunlenbon Resclu1iui>圖1.4-1基于競爭的初始接入1. UE在RACH上發(fā)送隨機接入前綴(RA Preamble)2. E-NB的MAC層產(chǎn)生隨機接入響應(RA Response),并在 DL-SCH上發(fā)送3. UE 的 RRC 層產(chǎn)生 RRC Connection Request (Scheduled Transmision) 并在映射到UL -SCH上的CCC邏輯信道上發(fā)送4. E-NB 的 RRC 層產(chǎn)生 RRC Connection Setup(Contention Resolu

14、tion)并在映射到 DL-SCH上白CCCH or DCCH(FFS)邏輯信道上發(fā)送使用所有UE都可在任何時間可以使用的隨機接入序列接入，適用于每種觸發(fā)條件。前 導范圍以廣播形式告訴 UE,當不同UE選擇了同一個前導時，則發(fā)生競爭。隨機接入的流程大致為以下幾步：1) UE 先發(fā)起 Random Access Preamble消息帶有 PreambleID,在 MAC 層 e-NB Random Access Reponse消息。UE 發(fā)起 Scheduled Transmission 消息后，e-NB 回 Contention Resolution.2) RRC根據(jù)廣播中的TTI窗口參數(shù)和

15、RA參數(shù)，把RA指令發(fā)送到PDCP和RLC層,最終發(fā)送隨機接入(RA)指令到MAC層的共享信道模塊，RA指令里包含前導序 號，前導傳輸功率，RA-RNTI等。然后又MAC的共享信道模塊后，指示 ULPHY 使用PRACH和RA-RNTI ,前導序列等發(fā)送隨機接入前導到e-NB。這次的隨機接入前導信息即msgl。3) e-NB 收到 msgl 以后，通過 e-NB 的 mac 層調(diào)度，分配 Temp-C-RNTI、UL Grant 等，組成隨機接入響應的數(shù)據(jù)包，并分配相關(guān)的RB資源。同時發(fā)送隨機接入響應的數(shù)據(jù)包，即msg2到UE端。4) UE收到msg2以后，由MAC層檢驗隨機前導是否一致，如果

16、一致則把隨機接入成功的消息發(fā)到RRC層。UE把e-NB分配的相關(guān)資源告知下層，RLC此時發(fā)送連接請求RRC CONNECTION REQUEST (即msg3),經(jīng)過上行 mac和上行phy,發(fā)送 到e-NB側(cè)。5) 非競爭的初始接入 (Non-contention based random access )的三個步驟，如下圖1.4-2 所示：UEeNB(0 ) 4RA Preamble assignmentRandom Access PreambleA ( 1 )(,2) 4Random Access Response圖1.4-2基于非競爭的初始接入1. E-NB的MAC層通過下行專用信令

17、(DL-SCH )給UE指派非競爭的隨機接入前綴 (non-contention Random Access Preamble )，這個前綴不在 BCH 上廣播的集合中。2. UE在RACH上發(fā)送指派的隨機接入前綴。3. E-NB的MAC層產(chǎn)生隨機接入響應，并在 DL-SCH上發(fā)送。非競爭模式隨機接入是使用在一段時間內(nèi)僅有一個UE使用的序列接入。由E-NB通過下行專用信令給 UE指派非競爭的隨機接入前綴(non-contention RandomAccess Preamble ),這個前綴不在 BCH上廣播的集合中。在切換過程中，切換時一般采用非競爭隨機接入。Preamble碼由目標e-NB產(chǎn)

18、生切換命令通過源 e-NB 發(fā)送給 UE RRC Connection Reconfig 消息中當 rach_ConfigDedicatedPresent=1 里有ra_PreambleIndex=n ; ra_Prach_MaskIndex=n這兩個參數(shù)用來指示切換后的隨機接入的 PreambileID。也就是說e-NB給UE指示好了要從哪個前導接入，所以就不會是競爭接入了。對于下行數(shù)據(jù)到達的，f#況，可以通過 MAC信令發(fā)送，也可能通過L1/L2控制信道或通過MAC 控制 PDU。1.5附著流程開機附著流程：UE剛開機時，先進行物理下行同步，搜索測量進行小區(qū)選擇，選擇到一個suitable

19、或者acceptable小區(qū)后，駐留并進行附著過程。附著完成后，默認承載建立成功，UE可獲得PDN address信息。附著流程圖1.5-1如下所示：UEeNBEPC開機后先進檸小區(qū)選.擇，接收系統(tǒng)信息，然后開始附著1. RA Preamble（包含2. RA Response3. RRCConnectionRequest4. RRCConnectionSetup5. RRCConnectionSetupCompleteAttach Request 、PDN connectivity request 消息)6. Initial UE message(包含 Attach Request 、 PD

20、N connectivity request7. Identity/Authentication/Security消息）8.建立默認EPS承載等9 Initial context setup request(包含 Attach Accept、Activate default EPS bearer context request)10. UECapabilityEnquiry ,113. SecurityModeCommand.UE Capability Info Indication14. SecurityModeCompleteA11. UECapabilityInformation15.

21、RRCConnectionReconfiguration(包含 Attach Accept、Activate default EPS bearer context request )16. RRCConnectionReconfigurationCompletI.Initial context setup response18. ULInformationTransfer(包含 Attach Complete 、 Activate default EPS bearer context accept19UPLINK NAS TRANSPORT(包含 Attach Complete、Activat

22、e default EPS bearer context acceptFirst Uplink DataFirst Downlink Data20.更新承載檢測到UserInactivity21. UE CONTEXT RELEASE REQUEST(Cause)22.更新承載23. UE CONTEXT RELEASE COMMAND24. RRCConnectionRelease25. UE CONTEXT RELEASE COMPLETE圖1.5-1附著流程流程說明如下：1）步驟15會建立RRC連接，步驟6、9會建立S1連接，完成這些過程即標志著NASsignalling connection 建立完成。2）消息7的說明：UE剛開機第一次attach,使用的IMSI ,無Identity過程；后續(xù)，如 果有有效的GUTI ,使用GUTI attach ,核心網(wǎng)才會發(fā)起Identity過程（為上下行直傳消息）。3）消息1012的說明：如果消息 9帶了 UE Radio Capability IE,則e-NB不會發(fā)送 UECapabilityEnquiry消息給UE,即沒有1012過程；否則會發(fā)送， UE上報無線能力信息 后，e-NB再發(fā)UE Capabil