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LTE信令流程初步分析1. 开机入网流程介绍分析2. 小区搜索小区搜索过程是UE和小区取得时间和频率同步，并检测小区ID的过程。通过解PSS可以获得物理层小区ID，再通过解SSS可以获得小区的组ID（504个小区分成168个组），二者组合就可以获得当前小区的小区ID（每个组内又有3个小区ID）；当前小区的PCI = 组ID * 3 + 小区ID 备注：E-UTRA系统的小区搜索过程与UTRA系统的主要区别是它能够支持不同的系统带宽（1.420MHZ）。小区搜索通过若干下行信道实现，包括同步信道（SCH）、广播信道（BCH）和下行参考信号（RS）。SCH又分成主同步信道（PSCH）和辅同步信道（SSCH），BCH又分成主广播信道（PBCH）和动态广播信道（DBCH）。除PBCH是以正式“信道”出现的；PSCH和SSCH是纯粹的L1信道，不用来传送L2/L3控制信令，而只用于同步和小区搜索过程；DBCH最终承载在下行共享传输信道（DL-SCH），没有独立的信道。3. PLMN和小区选择 小区搜索完成后，UE会获得当前小区的PCI，UE使用获得的PCI去解当前小区的MIB和SIB消息，通过解MIB消息获得小区的下行同步以及系统带宽等关键信息，完了在SIB信息的时域位置上检测PDCCH，根据PDCCH指示获取小区的SIB1信息，完了再解析其它SIB信息。 在SIB1信息中会携带网络侧的PLMN列表，UE的接入层AS会把解析的PLMN列表上报自己的非接入层NAS，由NAS层执行PLMN的选择，选择合适的PLMN。 UE选定PLMN后会在该PLMN下选择合适的小区，小区的选择按照S准则，UE选择该PLMN下信号最强的小区进行驻留。 备注：MIB（ Master Information Block）Ø 承载于BCCH BCH P-BCH上Ø 包括有限个用以读取其他小区信息的最重要、最常用的传输参数（系统带宽，系统帧号，PHICH配置信息）SIBsØ 除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB12 Ø 除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI (System Information)承载Ø SIB1是除MIB外最重要的系统消息，固定以20ms为周期重传4次，即SIB1在每两个无线帧（20ms）的子帧#5中重传（SFN mod 2 = 0，SFN mod 8 0）一次，如果满足SFN mod 8 = 0时，SIB1的内容可能改变，新传一次。Ø SIB1和所有SI消息均传输在BCCH DL-SCH PDSCH上Ø SIB1的传输通过携带SI-RNTI（SI-RNTI每个小区都是相同的）的PDCCH调度完成Ø SIB1中的SchedulingInfoList携带所有SI的调度信息，接收SIB1以后，即可接收其他SI消息4. Attach与Detach过程 作用：1Attach过程完成UE在网络的注册，完成核心网（EPC）对该UE默认承载的建立2Detach过程完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除Attach说明：LTE中，Attach伴随着核心网处默认承载的建立Detach说明：UE/MME/SGSN/HSS均可发起detach过程若网络侧长时间没有获得UE的信息，则会发起隐式的Detach过程，即核心网将该UE的所有承载释放而不通知UE。Attach信令流程图：注：无线网部分，LTE的attach与3G的类似，完成相同的功能而在核心网部分，除荐权、身份验证、用户注册以外，LTE还包含默认承载的建立，而3G中没有。Attach信令流程分析：1. 处在RRC_IDLE态的UE进行Attach过程，首先发起随机接入过程，即MSG1消息；2. eNB检测到MSG1消息后，向UE发送随机接入响应消息，即MSG2消息；3. UE收到随机接入响应后，根据MSG2的TA调整上行发送时机，向eNB发送RRCConnectionRequest消息；4. eNB向UE发送RRCConnectionSetup消息，包含建立SRB1承载信息和无线资源配置信息；5. UE完成SRB1承载和无线资源配置，向eNB发送RRCConnectionSetupComplete消息，包含NAS层Attach request信息；6. eNB选择MME，向MME发送INITIAL UE MESSAGE消息，包含NAS层Attach request消息；7. MME向eNB发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，请求建立默认承载，包含NAS层Attach Accept、Activate default EPS bearer context request消息；8. eNB接收到INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，如果不包含UE能力信息，则eNB向UE发送UECapabilityEnquiry消息，查询UE能力；9. UE向eNB发送UECapabilityInformation消息，报告UE能力信息；10. eNB向MME发送UE CAPABILITY INFO INDICATION消息，更新MME的UE能力信息；11. eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中UE支持的安全信息，向UE发送 SecurityModeCommand消息，进行安全激活；12. UE向eNB发送SecurityModeComplete消息，表示安全激活完成；13. eNB根据INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中的ERAB建立信息，向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息进行UE资源重配，包括重配SRB1和无线资源配置，建立SRB2、DRB（包括默认承载）等；14. UE向eNB发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息，表示资源配置完成；15. eNB向MME发送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE响应消息，表明UE上下文建立完成；16. UE向eNB发送ULInformationTransfer消息，包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息；17. eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息。LTE测试软件CDS所看到的完整Attach信令过程图如下：从Attach request开始到Attach Complete结束。UE发起的Detach信令流程图：Detach信令流程分析：1. 处在RRC_CONNECTED态的UE进行Detach过程，向eNB发送UL NAS Transfer消息，包含NAS层Detach request信息；2. eNB向MME发送上行直传UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Detach request信息；3. MME向Serving-GW发送Delete Session Request，以删除EPS承载；4. Serving-GW向MME发送Delete Session Response，以确认EPS承载删除；5. MME向基站发送下行直传DOWNLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS层Detach accept消息；6. eNB向UE发送DLInformationTransfer消息，包含NAS层Detach accept消息；7. MME向eNB发送UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息，请求eNB释放UE上下文信息；8. eNB接收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息，向UE发送RRCConnectionRelease消息，释放RRC连接；9. eNB释放UE上下文信息，向MME发送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息进行响应。 LTE测试软件CDS所看到的完整Detach信令过程图如下：从Detach Request开始到RRCConnectionRelease结束。5. RRC连接建立RRC连接建立背景：IDLE态UE需变为连接态时发起该过程，如呼叫、响应寻呼、TAU、Attach等。RRC连接建立信令流程图：RRC连接成功RRC连接失败RRC连接建立成功流程：RRC连接请求：UE通过UL_CCCH在SRB0上发送，携带UE的初始（NAS）标识和建立原因等，该消息对应于随机接入过程的Msg3。RRC连接建立：eNB通过DL_CCCH在SRB0上发送，携带SRB1的完整配置信息，该消息对应随机接入过程的Msg4。RRC连接建立完成：UE通过UL-DCCH在SRB1上发送，携带上行方向NAS消息，如Attach Request、TAU Request、Service Request、Detach Request等，eNB根据这些消息进行S1口建立。RRC连接建立失败：第二步中，如果eNB拒绝为UE建立RRC连接，则通过DL_CCCH在SRB0上回复一条RRC连接拒绝消息。6. RRC连接重建立过程RRC连接重建立背景：当处于RRC连接状态但出现切换失败、无线链路失败、完整性保护失败、RRC重配置失败等情况时，触发此过程。RRC连接重建立信令流程图：RRC连接重建成功RRC连接重建失败RRC连接重建立成功流程：RRC连接重建请求：UE通过UL_CCCH在SRB0上发送，携带UE的AS层初始标识信息及重建立原因，该消息对应随机接入过程的Msg3。RRC连接重建：eNB通过DL_CCCH在SRB0上回复，携带SRB1的完整配置信息，该消息对应随机接入过程的Msg4。RRC连接重建立完成：UE通过UL-DCCH在SRB1上发送，不携带任何实际信息，只起到RRC层确认的功能。RRC连接重建立拒绝流程：第二步中，如果eNB中没有UE的上下文信息，则拒绝为UE重建RRC连接，则通过DL_CCCH在SRB0上回复一条RRC连接重建立拒绝消息。7. RRC连接重配置过程RRC连接重配置过程背景：当需要发起对SRB和DRB的管理、低层参数配置、切换执行和测量控制时，触发此过程。RRC连接重配置信令流程图：RRC连接重配置成功RRC连接重配置异常RRC连接重配置成功过程：RRC连接重配置：eNB通过DL_DCCH在SRB1上发送，根据功能的不同携带不同的配置信息内容，一条消息中可以携带体现多个功能的信息单元。RRC连接重配置完成：UE通过UL_DCCH在SRB1上发送，不携带任何实际信息，只起到RRC层确认的功能。RRC连接重配置异常流程：若UE无法执行RRC连接重配置消息中的内容，则UE回退到收到该消息前的配置，并发起RRC连接重建立过程。8. RRC连接释放过程RRC连接释放过程背景：网络希望解除与UE的RRC连接时，触发该过程RRC连接释放过信令流程图：RRC连接释放RRC连接释放过程：RRC连接释放：eNB通过DL_DCCH在SRB1上发送，可选择携带重定位信息和专用优先级分 配信息（用于控制UE的小区选择和小区重选）。本地释放：某些情况下，UE的RRC层根据NAS层的指示主动释放RRC连接，不通知网络侧而主动进入空闲状态，如NAS层鉴权过程中没有通过鉴权检查。9. 切换过程同一个eNB内切换信令流程图：eNB发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION消息发送给UE消息中携带切换信息mobilityControlInfo；包含目标小区ID、载频、测量带宽给用户分配的C-RNTI，通用RB配置信息（包括各信道的基本配置、上行功率控制的基本信息等），给用户配置dedicated random access parameters 避免用户接入目标小区时有竞争冲突。UE按照切换信息在新的小区接入，向eNB发送RRC CONNECTION RECONFIGURATION COMPLETE消息，表示切换完成，正常切入到新小区。注：LTE切换过程信令与TD切换过程中不太一样，LTE下行发送RRC连接重配置，而TD中发物理信道重配置。eNB相当于TD中RNC和NB的结合，由于南京试验网暂时不存在eNB间和异系统间的切换，因此暂时没有涉及到。