lte信令流程解析李青春v11

1、目錄第一章 協(xié)議層與概念51.1控制面與用戶面51.2接口與協(xié)議51.2.11.2.21.2.31.2.41.2.51.2.6NAS 協(xié)議（非接入層協(xié)議）7RRC 層（無線控制層）7PDCP 層（分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議層）8RLC 層（無線鏈路控制層）8MAC 層（接入層）9PHY 層（物理層）101.3空閑態(tài)和連接態(tài)121.4網(wǎng)絡標識131.5承載概念14第二章 主要信令流程162.1 開機附著流程162.2 隨機接入流程192.3 UE 發(fā)起的 service request 流程232.4 尋呼流程262.5 切換流程272.5.1 切換的含義及目的272.5.2 切換發(fā)生的過程282.5.3

2、 站內(nèi)切換282.5.4 X2 切換流程302.5.5 S1 切換流程322.5.6 異系統(tǒng)切換簡介342.6 CSFB 流程352.6.1 CSFB 主叫流程362.6.2 CSFB 被叫流程372.6.3 緊急呼叫流程392.7 TAU 流程402.7.1 空閑態(tài)不設置“ACTIVE”的TAU 流程412.7.2 空閑態(tài)設置“ACTIVE”的TAU 流程432.7.3 連接態(tài)TAU 流程452.8 承載流程462.8.12.8.22.8.3承載建立流程46承載修改流程48承載流程502.9 去附著流程522.9.1 關(guān)機去附著流程522.9.1 非關(guān)機去附著流程532.10 小區(qū)搜索、選擇

3、和重選552.10.1 小區(qū)搜索流程552.10.1 小區(qū)選擇流程562.10.3 小區(qū)重選流程57第三章 異常信令流程603.1 附著異常流程613.1.1 RRC 連接失敗613.1.2網(wǎng)拒絕623.1.3 eNB 未等到Initial context setup request 消息633.1.4 RRC 重配消息丟失或 eNB 內(nèi)部配置UE 的安全參數(shù)失敗643.2 ServiceRequest 異常流程653.2.1網(wǎng)拒絕653.2.2 eNB 建立承載失敗663.3 承載異常流程683.3.1網(wǎng)拒絕683.3.2 eNB 本地建立失敗（網(wǎng)主動發(fā)起的建立）683.3.3 eNB 未等

4、到RRC 重配完成消息，回復失敗693.3.4 UE NAS 層拒絕703.3.5 上行直傳 NAS 消息丟失71第四章 系統(tǒng)消息.724.1 系統(tǒng)消息734.2 系統(tǒng)消息.744.2.1 MIB （Master Information Block）.744.2.2 SIB1 （System Information Block Type1）.754.2.3 SystemInformation 消息77第五章 信令案例.835.1 實測案例流程845.2流程中各信令消息.845.2.1 RRC_CONN_REQ:RRC 連接請求855.2.2 RRC_CONN_SETUP:RRC 連接建立865

5、.2.3 RRC_CONN_SETUP_CMP:RRC 連接建立完成905.2.4 S1AP_INITIAL_UE_MSG:初始直傳消息905.2.5 S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_REQ:初始化文本建立請求915.2.6 RRC_UE_CAP_ENQUIRY:UE 能力.945.2.7 RRC_UE_CAP_INFO:UE 能力信息955.2.8 S1AP_UE_CAPABILITY_INFO_IND:UE 能力信息指示995.2.9 RRC_SECUR_MODE_CMD:RRC 安全模式命令1035.2.10 RRC_CONN_RECFG:RRC 連接重配置1045

6、.2.11 RRC_SECUR_MODE_CMP:RRC 安全模式完成1075.2.12 RRC_CONN_RECFG_CMP:RRC 連接重配置完成1075.2.13 S1AP_INITIAL_CONTEXT_SETUP_RSP:初始化文本建立完成1085.2.14 S1AP_ERAB_MOD_REQ:ERAB 修改請求1095.2.15 RRC_DL_INFO_TRANSF:RRC 下行直傳消息1105.2.16 S1AP_ERAB_MOD_RSP:ERAB 修改完成1105.2.17 RRC_CONN_RECFG:RRC 連接重配置1115.2.18 RRC_UL_INFO_TRANSF

7、:RRC 上行直傳消息1165.2.19 S1AP_UL_NAS_TRANS:上行 NAS 直傳消息1165.2.20 RRC_CONN_RECFG_CMP:RRC 連接重配置完成1175.2.21 RRC_CONN_RECFG:RRC 連接重配置1175.2.22 RRC_CONN_RECFG_CMP:RRC 連接重配置完成1195.2.23 RRC_MEAS_RPRT:RRC 測量報告1195.2.24 RRC_UL_INFO_TRANSF:RRC 上行信息傳輸1205.2.25 S1AP_UL_NAS_TRANS:上行 NAS 信息傳輸1205.2.26 S1AP_UE_CONTEXT_

8、MOD_REQ:UE 文本更改請求1215.2.27 S1AP_UE_CONTEXT_MOD_RSP:UE 文本更改響應1225.2.28 RRC_CONN_REL:RRC 連接.1235.2.29 S1AP_UE_CONTEXT_REL_REQ:UE 文本5.2.30 S1AP_UE_CONTEXT_REL_CMD:UE 文本5.2.31 S1AP_UE_CONTEXT_REL_CMP:UE 文本請求124命令124完成125概述本文通過對重要概念的闡述，為信令流程的做鋪墊，隨后講解 LTE 中重要信令流程，讓大家熟悉各個物理過程是如何實現(xiàn)的，其次通過異常信令的解讀讓大家增強對異常信令流程的

9、判斷，再次對系統(tǒng)消息的，讓大家了解系統(tǒng)消息的特點和攜帶的內(nèi)容。最后通過實測信令內(nèi)容講解，說明消息的重要信元字段。第一章 協(xié)議層與概念1.1 控制面與用戶面在無線通信系統(tǒng)中，負責傳送和處理用戶數(shù)據(jù)流工作的協(xié)議稱為用戶面；負責傳送和處理系統(tǒng)協(xié)調(diào)信令的協(xié)議稱為控制面。用戶面如同負責搬運的碼頭工人，控制面就相當于指揮員，當兩個層面不分離時，自己既負責搬運又負責指揮，這種情況不利于大貨物處理，因此分工后，辦事效率可成倍提升，在 LTE 網(wǎng)絡中，用戶面和控制面已明確分離開。1.2 接口與協(xié)議接口是指不同網(wǎng)元之間的信息交互時的節(jié)點，每個接口含有不同的協(xié)議，同一接口的網(wǎng)元之間使用相互明白的語言進行信息交互，稱

10、為接口協(xié)議，接口協(xié)議的架構(gòu)稱為協(xié)議棧。在LTE 中有空中接口和地面接口，相應也有對應的協(xié)議和協(xié)議棧。圖 1 子層、協(xié)議棧與流EPS承載PDCPPDCP頭壓縮加密無線承載MACRLCRLCPayload選擇分段、ARQ邏輯信道MAC優(yōu)先級處理MAC復用重傳控制M A C調(diào)度HARQHARQ傳輸信道PHYPHY編碼譯碼調(diào)制方案調(diào)制天線分配天線物理信道eNodeBUE圖 2 子層運行方式LTE 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程被分解成不同的協(xié)議層。簡單分為三層結(jié)構(gòu)：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層 L2 和網(wǎng)絡層。圖 1 闡述了 LTE 系統(tǒng)傳輸?shù)目傮w協(xié)議架構(gòu)以及用戶面和控制面數(shù)據(jù)信息的路徑和流向。用戶數(shù)據(jù)流和信令流以 IP

11、包的形式進行傳送，在空中接口傳送之前，IP 包天線解解調(diào)MAC解復用合并、ARQ解頭壓縮IP包IP包將通過多個協(xié)議層實體進行處理，到達 eNodeB 后，經(jīng)過協(xié)議層逆向處理，再通過 S1/X2接口分別流向不同的 EPS 實體，路徑中各協(xié)議子層特點和功能如下：1.2.1 NAS 協(xié)議（非接入層協(xié)議）處理 UE 和 MME 之間信息的傳輸，傳輸?shù)膬?nèi)容可以是用戶信息或控制信息（如業(yè)務的建立、或者移動性管理信息）。它與接入信息無關(guān)，只是通過接入層的信令交互，在 UE和 MME 之間建立起了信令通路，從而便能進行非接入層信令流程了。NAS 層功能如下：l 會話管理：包括會話建立、修改、及 QoS 協(xié)商l

12、 用戶管理：包括用戶數(shù)據(jù)管理，以及附著、去附著l 安全管理：包括用戶與網(wǎng)絡之間的鑒權(quán)及加密初始化l 計費1.2.2 RRC 層（無線控制層）RRC 層是支持終端和 eNodeB 間多種功能的最為關(guān)鍵的信令協(xié)議。RRC 的功能包括：l 廣播 NAS 層和 AS 層的系統(tǒng)消息l 尋呼功能（通過 PCCH 邏輯信道執(zhí)行）l RRC 連接建立、保持和，包括 UE 與 E-UTRAN 之間臨時標識的分配、信令無線承載的配置l 安全功能，包括密鑰管理l 端到端無線承載的建立、修改與l 移動性管理，包括 UE 測量報告，以及為了小區(qū)間和 RAT 間移動性進行的報告控制、小區(qū)間切換、UE 小區(qū)選擇與重選、切換

13、過程中的 RRC 上下文傳輸?shù)萳 MBMS 業(yè)務通知，以及 MBMS 業(yè)務無線承載的建立、修改與l QoS 管理功能l UE 測量上報及測量控制l NAS 消息的傳輸l NAS 消息的完整性保護1.2.3 PDCP 層（分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議層）負責執(zhí)行頭壓縮以減少無線接口必須傳送的比特流量。頭壓縮機制基于 ROHC。在接收端，PDCP 協(xié)議將負責執(zhí)行及解壓縮功能。對于一個終端每個無線承載有一個 PDCP實體。一個 PDCP 實體是關(guān)聯(lián)控制平面還是用戶平面，主要取決于它為哪種無線承載攜帶數(shù)據(jù)。PDCP 層在控制面對 RRC 和 NAS 層消息進行完整性校驗，在用戶面不進行完整性校驗。PDCP 層功能

14、l IP 包頭壓縮與解壓縮l 數(shù)據(jù)與信令的加密l 信令的完整性保護。1.2.4 RLC 層（無線鏈路控制層）負責分段與連接、重傳處理，以及對數(shù)據(jù)的順序傳送。RLC 層以無線承載的方式為PDCP 層提供服務，其中，每個終端的每個無線承載配置一個 RLC 實體。主要目的是將數(shù)據(jù)交付給對端的 RLC 實體。所以 RLC 提出了三種模式：透明模式（Transparent Mode，TM）、非確認模式（Unacknowledged Mode，UM）和確認模式（Acknowledged Mode，AM）。TM 模式最簡單，它對于上層數(shù)據(jù)不進行任何改變，這種模式典型地被用于 BCCH 或PCCH 邏輯信道的

15、傳輸，該方式不需對 RLC 層進行任何特殊的處理。RLC 的透明模式實體從上層接收到數(shù)據(jù)，然后不做任何修改地傳遞至下面的 MAC 層，這里沒有 RLC 頭增加、數(shù)據(jù)分割及串聯(lián)。UM 模式可以支持數(shù)據(jù)包丟失的檢測，并提供分組數(shù)據(jù)包的排序和重組。UM 模式能夠用于任何或多播邏輯信道，具體使用依賴于應用及期望 QoS 的類型。數(shù)據(jù)包重排序是指對不按順序接收到的數(shù)據(jù)進行排序。AM 模式是一種最復雜的模式。除了 UM 模式所支持的特征外，AM RLC 實體能夠在檢測到丟包時要求它的對等實體重傳分組數(shù)據(jù)包，即 ARQ 機制。因此，AM 模式僅僅應用于 DCCH 或 DTCH 邏輯信道。一般來講，AM 模式

16、典型地用于 TCP 的業(yè)務，如文件傳輸，這類業(yè)務主要關(guān)心數(shù)據(jù)的無錯傳輸；UM 模式用于提供數(shù)據(jù)的順序傳送，但是不重傳丟失的 PDU，典型地用于如 Voip 業(yè)務，這類業(yè)務最主要關(guān)心傳送時延；TM 模式則僅僅用于特殊的目的，如隨機接入。1.2.5MAC 層（接入層）負責處理 HARQ 重傳與上下行調(diào)度。MAC 層將以邏輯信道的方式為 RLC 層提供服務。其主要目的是為 RLC 層業(yè)務與物理層之間提供一個有效的連接。從這個角度看，MAC 層支持的主要功能包括：l 邏輯信道與傳輸信道之間的；l 傳輸格式的選擇，例如通過選擇傳輸塊大小、調(diào)制方案等作為輸入?yún)?shù)提供給物理層；l 一個 UE 或多個 UE

17、之間邏輯信道的優(yōu)先級管理；l 通過 HARQ 機制進行糾錯；l 填充（Padding）；l RLC PDU 的復用與解復用；l 業(yè)務量的測量與上報。MAC 層提供給上層的業(yè)務主要包括：數(shù)據(jù)傳送及無線分配。物理層提供給 MAC 層的業(yè)務包括：數(shù)據(jù)傳送、HARQ 反饋信令、調(diào)度請求信令以及測量。在上行鏈路中，終端側(cè)的 MAC 層只是復用自己的多個上行鏈路數(shù)據(jù)流，并且決定是上行鏈路調(diào)度請求還是上行鏈路數(shù)據(jù)。然而在下行鏈路共享信道，eNodeB 必須考慮小區(qū)內(nèi)發(fā)往所有用戶的數(shù)據(jù)流（或邏輯信道）。這就涉及到優(yōu)先級處理過程，優(yōu)先權(quán)處理是 MAC 層的一個主要功能。優(yōu)先權(quán)處理過程是指從不同的等待隊列選出一個

18、分組，將其傳遞到物理層，并通過無線接口的過程。因為要考慮到不同信息流的，包括純用戶數(shù)據(jù)、E-UTRAN 信令和 EPC 信令，這個過程非常復雜。當已傳數(shù)據(jù)沒有正確接收時，是否重傳也與優(yōu)先權(quán)處理有關(guān)，所以優(yōu)先權(quán)處理過程還是與 HARQ 密切相關(guān)的，HARQ 是MAC 的另一個主要功能。此絡側(cè)的 MAC 層要負責上行鏈路優(yōu)先權(quán)處理，因為它必須從共享 UL-SCH 傳輸信道的多個終端的所有上行鏈路調(diào)度請求消息中進行選擇。1.2.6 PHY 層（物理層）負責處理編譯碼、調(diào)制解調(diào)、多天線以及其它電信物理層功能。物理層以傳輸信道的方式為 MAC 層提供服務。物理層將包含如下功能：l 傳輸信道的錯誤檢測并向

19、提供指示。傳輸信道的前向糾錯編碼（FEC）與譯碼。l混合自動重傳請求（HARQ）軟合并。l傳輸信道與物理信道之間的速率匹配及。l物理信道的功率。l物理信道的調(diào)制與解調(diào)。l時間及頻率同步。l射頻特性測量并向提供指示。lMIMO 天線處理。l傳輸分集。l波束賦形。l射頻處理。l以上為 LTE 網(wǎng)絡架構(gòu)中各層的主要功能和作用，其中 MAC、RLC、PDCP 三個子層組成數(shù)據(jù)鏈路層，稱為 L2。子層與子層之間使用服務接入點（Service Access Points， SAP）作為端到端通信的接口。PDCP 層向上提供無線承載服務，并提供可靠頭壓縮（RobustHeader Compression，

20、ROHC）與安全保護功能；物理層與 MAC 層之間的 SAP 為傳輸信道，MAC 層與 RLC 層之間的 SAP 為邏輯信道。物理信道，執(zhí)行信息的收發(fā)；傳輸信道，區(qū)分信息的傳輸方式；邏輯信道，區(qū)分信息的類型。 MAC 層主要負責提供邏輯信道到傳輸信道之間的，同時執(zhí)行將幾個邏輯信道（例如無線承載）復用到統(tǒng)一傳輸信道（例如傳輸塊）。LTE 系統(tǒng)的上下行架構(gòu)各子層實現(xiàn)功能是基本相同的，它們的主要區(qū)別在于下行反映網(wǎng)絡側(cè)情況，處理多個用戶；上行反映終端側(cè)的情況，只處理一個用戶。1.3 空閑態(tài)和連接態(tài)EPS 中有兩種管理模型：移動性管理 EMM 和連接性管理 ECM。EMM 狀態(tài)描述的是UE 在網(wǎng)絡中的狀

21、態(tài)，表明 UE 是否已經(jīng)在網(wǎng)絡中。狀態(tài)的轉(zhuǎn)變是由于移動性管理過程而產(chǎn)生的，比如附著過程和 TAU 過程。EMM 分為已和為兩種狀態(tài)。而ECM 描述的是 UE 和 EPC 間的信令連接性，也有兩種狀態(tài)：空閑態(tài) ECM-IDLE 和連接態(tài)ECM-CONNECTED?？臻e態(tài)和連接態(tài)是 RRC 子層中的兩種狀態(tài)，建立了 RRC 連接就是連接態(tài)，了 RRC 連接就是空閑態(tài)，如果是脫網(wǎng)、關(guān)機、DETACHED 就是 DEAD 態(tài)（在RRC 中描述為 NULL）。表 1 空閑態(tài)和連接態(tài)的特征圖 3 狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程空閑狀態(tài)（RRC-IDLE）的特征連接狀態(tài)（RRC-CONNECTED）的特征PLMN 選擇；

22、系統(tǒng)信息廣播；不連續(xù)接收尋呼； 小區(qū)重選移動性；UE 和網(wǎng)絡之間沒有信令連接，在 E-UTRAN 中不為UE 分配無線，并且沒有建立上下文。UE 和網(wǎng)絡之間沒有S1-MME 和S1-U 連接。UE 在由下行數(shù)據(jù)到達時，上述應終止在 S-GW， 并由MME 發(fā)起尋呼。網(wǎng)絡對應UE 位置所知的精度為 TA 級別。當UE 進入未的新 TA 時，應執(zhí)行 TA 更新。應使用DRX 等具有省電的功能UE 有一個RRC 連接；UE 在E-UTRAN 中具有通信上下文；E-UTRAN 知道 UE 當前屬于哪個小區(qū)； 網(wǎng)絡和終端之間可以和接收數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡控制的移動性管理，包括切換或者網(wǎng)絡輔助小區(qū)更改（NACC）到

23、GERAN 小區(qū)；可以測量鄰小區(qū)；終端可以控制信道以便確定網(wǎng)絡是否為它配置了共享信道；eNodeB 可以根據(jù)終端的活動情況配置不連續(xù)接收（DRX）周期，節(jié)約電池并提高無線的利用率1.4 網(wǎng)絡標識在 EPS 網(wǎng)絡中，一共有 6 種不同的 UE 標識，包括 IMSI、IMEI、S-TMSI、C-RNTI、GUTI和 IP，各個標識的生命周期、有效周期、功能作用和分配方式各不相同，在 LTE 信令分析中要懂得區(qū)分和查找。C-RNTI:小區(qū)無線網(wǎng)絡臨時標識，由分配給 UE 的一個動態(tài)標識，唯一標識了一個小區(qū)空口下的 UE，只有處于連接態(tài)下的 UE，C-RNTI 才有效。（T-RNTI 是臨時的 C-R

24、NTI，連接態(tài)建立后 T-RNTI 會晉升為正式的 C-RNTI）RA-RNTI: 接入用-無線網(wǎng)絡臨時標識，收端 UE 知道自己之前 Preamble 的位置，通過計算可以檢測 PDCCH 上是否有自己對應的 RA-RNTI；有，則說明接入被響應。RA-RNTI 可由 UEeNodeB 根據(jù)公式計算而得（發(fā)生時刻、頻域、前導格式等決定），無需通過信令來傳送。對于 FDD，RA-RNTI 和 preamble的子幀號一一對應，對于 TDD同時要考慮頻率。所以 RA-RNTI 對于 FDD 是 10 個，對于 TDD 最多 60 個。此標識在這里與其他標識對比，是接入用的標識。IMEI:是由設備

25、制造商給 UE 設備分配的一個標識，IMEI在和 HSS 中，同時 IMEI 可防止的再使用等，目前中國未使用。IMSI: 國際移動用戶識別碼，由 SP（service provider）給 UE 分配的一個標識，就有。只要 UE 能夠使用 SP 提供的服務就一直有效，IMSI在 SIM 和 HSS 中，是3GPP 的 PLMN 中全球唯一標識。S-TMSI: S-TMSI 是臨時 UE 識別號，由 MME 產(chǎn)生并維護，用于 NAS 交互中保護用戶的 IMSI，其中 S 代表 SAE，與 M-TMSI 一致。而在小區(qū)級識別 RRC 連接時，C-RNTI 提供唯一的 UE 識別號。UE ID:U

26、E 標識，用于識別 UE。這些標識用戶的 ID 在建立 RRC 連接時到 eNB進行用戶識別。UE ID 可以是 IMEI、IMSI、S-TMSI，另外 UE ID 不僅用于進行用戶識別，在 SAE 側(cè)同樣需要使用 UE ID 進行用戶識別。GUTI: 在網(wǎng)絡中唯一標識UE，可以減少IMSI、IMEI 等用戶私有參數(shù)在網(wǎng)絡傳輸中。GUTI 由網(wǎng)分配的一個動態(tài)標識。只有在 EPC同時附著 MME 的 UE，GUTI 才有效。在 UE 和 MME 中。在 attach accept, TAU accept, RAU accept 等消息中帶給UE。第一次 attach 時 UE 攜帶 IMSI，而

27、之后 MME 會將 IMSI 和 GUTI 進行一個對應，以后就一直用GUTI，通過 attachaccept 帶給UE。在同一個 MME 下,GUTI 與M-TMSI 一致。IP 地址：是有 PGW 分配的一個動態(tài)的標識。在上下文本存在時有效。1.5 承載概念在LTE 系統(tǒng)中，一個 UE 到一個 PGW 之間，具有相同 Qos 待遇的業(yè)務流稱為一個 EPS承載。EPS 承載中 UE 到 eNB 空口之間的一段稱為無線承載 RB；eNB 到 SGW 之間的一段稱為 S1 承載。無線承載與 S1 承載統(tǒng)稱為 E-RAB。圖 4 承載的位置關(guān)系無線承載根據(jù)承載的內(nèi)容不同分為 SRB（signali

28、ng radio bearer）和 DRB（data radiobearer）SRB 承載控制面（信令）數(shù)據(jù)，根據(jù)承載的信令不同分為以下三類 SRB：SRB0：承載 RRC 連接建立之前的 RRC 信令，通過 CCCH 邏輯信道傳輸，在 RLC 層采用TM 模式。SRB1 承載 RRC 信令（可能會攜帶一些 NAS 信令）和 SRB2 之間之前的 NAS 信令，通過 DCCH 邏輯信道傳輸，在 RLC 層采用 AM 模式。SRB2 承載 NAS 信令，通過 DCCH 邏輯信道傳輸，在 RLC 層采用 AM 模式，SRB2 優(yōu)先級低于 SRB1，安全模式完成后才能建立 SRB2。DRB 承載用戶

29、面數(shù)據(jù)，根據(jù) Qos 不同，UE 與 eNB 之間可能最多建立 8 個 DRB。根據(jù)用戶業(yè)務需求和 Qos 的不同可以分為 GBR/ Non-GBR 承載，默認承載承載，對承載的概念可以理解為“隧道”、“專有通道”、“數(shù)據(jù)業(yè)務鏈路”。GBR/ Non-GBR 承載：在承載建立或修改過程中通過例如 eNode B 接納控制等功能永久分配網(wǎng)絡給某個保證比特速率（Guaranteed Bit Rate，GBR）的承載，可以確保該承載的比特速率。否則不能保證承載的速率不變則是一個 Non-GBR 承載默認承載（Default Bearer）：一種滿足默認 QOS 的數(shù)據(jù)和信令的用戶承載，提供“盡力而為

30、”的 IP 連接。默認承載為 Non-GBR 承載。默認承載為 UE 接入網(wǎng)絡時首先建立的承載，該承載在整個 PDN 連接周期都會存在，為 UE 提供到 PDN 的“永遠”的 IP 連接。承載：對某些特定業(yè)務所使用的 SAE 承載。一般情況下承載的 QOS 比默認承載高，承載可以是 GBR 或 Non-GBR 承載。第二章 主要信令流程2.1 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，選擇到一個合適或者可接納的小區(qū)后，駐留并進行附著過程。附著流程圖如下：圖 5 正常開機附著流程24. RR開機附著流程說明：1）步驟 15 會建立 RRC 連接，步驟 6、9 會建立

31、S1 連接，完成這些過程即標志著 NAS signallingconnection 建立完成，見 24.301。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，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 eNBUECapabilityEnquiry 消息給 UE，即沒有 1012 過程；否則會，UE 上報無線能力信息后，eNB再發(fā) UE Capability Info

32、Indication，給網(wǎng)上報 UE 的無線能力信息。為了減少空口開銷，在 IDLE 下 MME 會保存 UE Radio Capability 信息，在 INITIAL CONTEXT SETUPREQUEST 消息會帶給 eNB，除非 UE 在執(zhí)行 attach 或者"first TAU following GERAN/UTRAN Attach" or "UEradio capability update" TAU 過程（也就是這些過程 MME帶 UE Radio Capability 信息給 eNB，并會把本地保存的 UE Radio Capabi

33、lity 信息刪除，eNB 會問 UE 要能力信息，并報給 MME。注："UE radiocapability update" TAU is only supported for changes of GERAN and UTRAN radio capabilities inECM-IDLE.）。在 CONNECTED 下，eNB 會一直保存 UE Radio Capability 信息。UE 的 E_UTRAN 無線能力信息如果發(fā)生改變，需要先 detach，再 attach。4） 發(fā)起 UE 上下文（即 2125）的條件：eNodeB-initiated with ca

34、use e.g. O&M Intervention, Unspecified Failure, User Inactivity,Repeated RRC signalling Integrity Check Failure, Release due to UE generated signalling connectionrelease, etc.; or-MME-initiated with cause e.g. authentication failure, detach, etc.5）eNB 收到 msg3 以后，DCM 給 USM 配置 SRB1，配置完后msg4 給 UE；e

35、NB 在RRCConnectionReconfiguration 前，DCM 先給 USM 配置 DRB/SRB2 等信息，配置完后RRCConnectionReconfiguration 給 UE，收到 RRCConnectionplete 后，控制面再通知用戶面可用。6）消息 1315 的說明：eNB完消息 13，并不需要等收到消息 14，就直接消息 15。7）如果發(fā)起 IMSI attach 時，UE 的 IMSI 與另外一個 UE 的 IMSI 重復，并且其他 UE 已經(jīng) attach，則網(wǎng)會先前的UE。如果IMSI 中的MNC 與網(wǎng)配置的不一致，則網(wǎng)會回復attach reject。

36、8）消息 9 的說明：該消息為 MME 向 eNB 發(fā)起的初始上下文建立請求，請求 eNB 建立承載，同時帶安全上下文，可能帶用戶無線能力、切換限制列表等參數(shù)。UE 的安全能力參數(shù)是通過 attach request消息帶給網(wǎng)的，網(wǎng)再通過該消息送給 eNB。UE 的網(wǎng)絡能力（安全能力）信息改變的話，需要發(fā)起 TAU。2.2 隨機接入流程隨機接入是蜂窩系統(tǒng)應具有的最基本的功能，它使終端與網(wǎng)絡建立通信連接成為可能，由于用戶的隨機性、無線環(huán)境的復雜性決定了這種接入的發(fā)起以及采用的也具有隨機性，因此隨機接入的成功率取決于隨機接入流程是否能夠順利完成。從隨機接入發(fā)起的目的來看主要有：u 請求初始接入u

37、從空閑狀態(tài)向連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換u 支持 eNB 之間的切換過程u 取得/恢復上行同步u 向 eNB 請求 UE IDu 向 eNB 發(fā)出上行的請求總體來說隨機接入就是 UE 與 eNB 建立無線鏈路，獲取/恢復上行同步從隨機接入流程發(fā)起的場景來看，主要有以下幾種情況：1、隨機接入和狀態(tài)轉(zhuǎn)移2、無線鏈路失敗的重建立3、切換后接入新小區(qū)隨機接入場景4、上行失步時，下行數(shù)據(jù)到達5、上行失步時，上行數(shù)據(jù)到達圖 6 隨機接入場景隨機接入分為基于競爭的 (可應用于上述所有場景)、基于非競爭的(只應用于切換和下行數(shù)傳場景)兩種流程接入網(wǎng)絡。其區(qū)別為針對兩種流程選擇隨機接入前綴的方式不同。前者為 UE 從基于的隨機

38、接入前綴中依照一定算法隨機選擇一個隨機前綴；后者是側(cè)通過下行信令給 UE 指派非的隨機接入前綴?；诟偁幠Ｊ降碾S機接入：RRC_IDLE 狀態(tài)下的初始接入；無線鏈路出錯以后的初始接入；RRC_CONNECTED 狀態(tài)下，當有上行數(shù)據(jù)傳輸時，例如在上行失步后“non-synchronised”， 或者沒有 PUCCH用于調(diào)度請求消息，也就是說在這個時候除了通過隨機接入的方式外，沒有其它途徑告訴 eNB，UE 存在上行數(shù)據(jù)需要基于非競爭模式的隨機接入：RRC_CONNECTED 狀態(tài)下，當下行有數(shù)據(jù)傳輸時，這時上行失步“non-synchronised”，因為數(shù)據(jù)的傳輸除了接收外，還需要確認，如果

39、上行失步的話，eNB 無法保證能夠收到 UE 的確認信息，因為這時下行還是同步的，因此可以通過下行消息告訴 UE 發(fā)起隨機接入需要使用的，比如前導序列以及時機等，因為這些都是雙方已知的，因此不需要通過競爭的方式接入系統(tǒng)；切換過程中的隨機接入，在切換的過程中，目標 eNB 可以通過服務eNB 來告訴UE 它可以使用的；UEeNB1Random Access PreambleRandom Access Response23Scheduled Transmission4Contention Resolution圖 7 基于競爭的隨機接入流程基于競爭隨機接入流程說明1） MSG1：UE 在 RACH

40、上隨機接入前綴，攜帶 preamble 碼；2） MSG2：eNB 側(cè)接收到 MSG1 后，在 DL-SCH 上在 MAC 層產(chǎn)生隨機接入響應（RAR），RAR響應中攜帶了 TA 調(diào)整和上行指令以及T-CRNTI（臨時 CRNTI）；3） MSG3（連接建立請求）：UE 收到 MSG2 后，判斷是否屬于自己的 RAR 消息（利用 preamble ID核對），并MSG3 消息，攜帶 UE-ID。UE 的 RRC 層產(chǎn)生 RRC Connection Request 并到 UL SCH 上的 CCCH 邏輯信道上；4） MSG4(RRC 連接建立)：RRC Contention Resoluti

41、on 由 eNB 的 RRC 層產(chǎn)生，并在到 DLSCH 上的CCCH or DCCH(FFS)邏輯信道上，UE 正確接收 MSG4 完成競爭解決。Ø在隨機接入過程中，MSG1 和 MSG2 是低層消息，L3 層看不到，所以在信令跟蹤上，UE 入網(wǎng)的第一條信令便是MSG3(RRC_CONN_REQ)ØMSG2 消息由eNB 的MAC 層產(chǎn)生，并由 DL_SCH 承載，一條MSG2 消息可以同時對應多個 UE 的隨機接入請求響應。ØeNB 使用PDCCH 調(diào)度 MSG2，并通過 RA-RNTI 進行尋址，RA-RNTI 由承載MSG1 的PRACH 時頻位置確定；&

42、#216;MSG2 包含上行傳輸定時提前量、為 MSG3 分配的上行、臨時C-RNTI 等；ØUE 在接收MSG2 后，在其分配的上行上傳輸 MSG3Ø針對不同的場景，Msg3 包含不同的內(nèi)容:l初始接入：攜帶RRC 層生成的 RRC 連接請求，包含UE 的S-TMSI 或隨機數(shù)；l連接重建：攜帶RRC 層生成的 RRC 連接重建請求，C-RNTI 和PCI；l切換：傳輸RRC 層生成的 RRC 切換完成消息以及UE 的C-RNTI；l上/下行數(shù)據(jù)到達：傳輸 UE 的C-RNTI；競爭解決初始接入和連接重建場景切換，上/下行數(shù)據(jù)到達場景競爭判定MSG4 攜帶成功解調(diào)的 MS

43、G3 消息的拷貝，UE 將其與自身在MSG3 中的標識進行比較，兩者相同則判定為競爭成功UE 如果在PDCCH 上接收到調(diào)度 MSG4令，則競爭成功調(diào)度MSG4 使用由臨時C-RNTI 加擾的PDCCH 調(diào)度eNB 使用C-RNTI 加擾的 PDCCH 調(diào)度 MSG4C-RNTIMSG2 中下發(fā)的臨時C-RNTI 在競爭成功后升級為UE 的C-RNTIUE 之前已分配C-RNTI，在MSG3 中也將其傳給eNB。競爭解決后，臨時C-RNTI 被收回，繼續(xù)使用UE 原C-RNTI圖 8 基于非競爭的隨機接入基于非競爭隨機接入流程說明1） MSG0：eNB 通過下行信令給 UE 指派非的隨機接入前

44、綴（non-contention RandomAccess Preamble ），這個前綴不在 BCH 上廣播的集合中。2） MSG1：UE 在 RACH 上指派的隨機接入前綴。3） MSG2：ENB 的 MAC 層產(chǎn)生隨機接入響應，并在 DL-SCH 上。對于非競爭隨機接入過程，preamble 碼由 ENB 分配，到 RAR 正確接受后就結(jié)束。ØØUE 根據(jù) eNB 的指示，在指定的 PRACH 上使用指定的 Preamble 碼發(fā)起隨機接入MSG0：隨機接入指示消息對于切換場景，eNB 通過 RRC 信令通知 UE；對于下行數(shù)據(jù)到達和輔助場景，eNB 通過 PDCCH

45、 通知UE；ØMSG1：Preamble 碼UE 在 eNB 指定的 PRACH 信道上用指定的 Preamble 碼發(fā)起隨機接入ØMSG2：隨機接入響應MSG2 與競爭機制的格式與內(nèi)容完全一樣，可以響應多個 UE的 MSG12.3 UE 發(fā)起的 service request 流程UE 在 IDLE 模式下，需要或接收業(yè)務數(shù)據(jù)時，發(fā)起 service request 過程（值得強調(diào)的是這流程之前是隨機接入流程）。當 UE 發(fā)起 service request 時，需先發(fā)起隨機接入過程，Service Request 由 RRCConnection Setup Comlet

46、e 攜帶上去，整個流程類似于主叫過程。當下行數(shù)據(jù)達到時，網(wǎng)絡側(cè)先對 UE 進行尋呼，隨后 UE 發(fā)起隨機接入過程，并發(fā)起service request 過程，在下行數(shù)據(jù)達到發(fā)起的 service request 類似于被叫接入。service request 流程就是完成 Initial context setup，在 S1 接口上建立 S1 承載，在 Uu接口上建立數(shù)據(jù)無線承載，打通 UE 到 EPC 之間的路由，為后面的數(shù)據(jù)傳輸做好準備。19. RRC圖 9 service request 流程Service Request 流程說明：1） 處在 RRC_IDLE 態(tài)的 UE 進行 Ser

47、vice Request 過程，發(fā)起隨機接入過程，即 MSG1 消息；2） eNB 檢測到MSG1 消息后，向 UE隨機接入響應消息，即 MSG2 消息；3）UE 收 到 隨 機 接 入 響 應 后 ， 根 據(jù) MSG2 的 TA 調(diào) 整 上 行時 機 ， 向 eNBRRCConnectionRequest 消息，即 MSG3 消息；4）eNB 向 UERRCConnectionSetup 消息，包含建立 SRB1 承載信息和無線配置信息；5）UE 完成 SRB1 承載和無線配置,向 eNBRRCplete 消息，包含 NAS層 Service Request 信息；6）eNB 選擇 MME，

48、向 MMEINITIAL UE MESSAGE 消息，包含 NAS 層 Service Request 消息；7）UE 與 EPC 間執(zhí)行鑒權(quán)流程，與不同的是：4G 鑒權(quán)是雙向鑒權(quán)流程，提高能力。8）MME 向 eNBINITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息，請求建立 UE 上下文信息；9）eNB 接收到 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息，如果不包含 UE 能力信息，則 eNB 向UEUECapabilityEnquiry 消息，UE 能力；10） UE 向 eNBUECapabilityInformation 消息，報告 UE 能力信息

49、；11） eNB 向 MMEUE CAPABILITY INFO INDICATION 消息，更新 MME 的 UE 能力信息；12） eNB 根據(jù) INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息中 UE 支持的安全信息，向 UEmand 消息，進行安全激活；13） UE 向 eNBplete 消息，表示安全激活完成；14） eNB 根據(jù) INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息中的 ERAB 建立信息，向 UERRCConnectionReconfiguration 消息進行 UE重配，包括重配 SRB1 和無線配置，建立SRB2 信令承載、DRB

50、業(yè)務承載等；15） UE 向 eNBRRCConnectionplete 消息，表示配置完成；16） eNB 向 MMEINITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 響應消息，表明 UE 上下文建立完成。流程到此時完成了 service request，隨后進行數(shù)據(jù)的上傳與。17） 信令 1720 是數(shù)據(jù)傳輸完畢后，對 UE 去激活過程，涉及 UE context release 流程。2.4 尋呼流程尋呼是網(wǎng)絡尋找 UE 時進行的信令流程，網(wǎng)絡中被叫必須通過尋呼來響應，才能正常通信。為減少信令負荷，在 LTE 中尋呼觸發(fā)條件有三種：UE 被叫（MME 發(fā)起）；系統(tǒng)消息改變時（

51、eNB 發(fā)起）；告警（Etws，不常見）。尋呼過程的實現(xiàn)依靠 TA 來進行（相當于2/3G 的 LAC），需要說明的是尋呼的范圍在 TAC 區(qū)內(nèi)進行，不是在 TAC LIST 的范圍內(nèi)進行尋呼，TA LIST 只是減少了位置更新次數(shù)，從另一個方面降低信令負荷。尋呼指示在PDCCH 信道上通知UE 響應自己的尋呼消息（PDCCH 通知上攜帶P-RNT1，表示這是個尋呼指示），空口進行尋呼消息的傳輸時，eNB 將具有相同尋呼時機的 UE 尋呼內(nèi)容匯總在一條尋呼消息里，尋呼消息內(nèi)容被到 PCCH 邏輯信道中，并根據(jù) UE 的 DRX周期在 PDSCH 上，UE 并不是一次到位找到屬于自己的尋呼消息，而是先找到尋呼時機，如果是自己的尋呼時機就在 PDSCH 信道上并響應屬于自己的尋呼內(nèi)容。為了降低 IDLE 狀態(tài)下的 UE 的電力消耗，UE 使用非連續(xù)接收方式（DRX），接收尋呼消息。IDLE 狀態(tài)下的 UE 在特定的子幀里面根據(jù) P-RNTIPDCCH，這些特定的子幀稱為尋呼時機