LTE基本信令流程培训

LTE信令流程解析第一章主要信令流程1.1开机附着流程UE刚开机时，先进行物理下行同步，搜索测量进行小区选择，选择到一个合适或者可接纳的小区后，驻留并进行附着过程。附着流程图如下：UEEPCeNB1.RAPreambleFirstDownlinkData开机后先进行小区选择，接收系统信息，然后开始附着7.Identity/Authentication/Security3.RRCConnectionRequest8.建立默认EPS承载等20.更新承载2.RAResponse4.RRCConnectionSetup5.RRCConnectionSetupComplete(包含AttachRequest、PDNconnectivityrequest消息)FirstUplinkData检测到UserInactivity21.UECONTEXTRELEASEREQUEST(Cause)22.更新承载23.UECONTEXTRELEASECOMMAND24.RRCConnectionRelease25.UECONTEXTRELEASECOMPLETE6.InitialUEmessage（包含AttachRequest、PDNconnectivityrequest消息）9.Initialcontextsetuprequest(包含AttachAccept、ActivatedefaultEPSbearercontextrequest)15.RRCConnectionReconfiguration（包含AttachAccept、ActivatedefaultEPSbearercontextrequest）16.RRCConnectionReconfigurationComplete17.Initialcontextsetupresponse19.UPLINKNASTRANSPORT（包含AttachComplete、ActivatedefaultEPSbearercontextaccept）10.UECapabilityEnquiry11.UECapabilityInformation13.SecurityModeCommand14.SecurityModeComplete12.UECapabilityInfoIndication18.ULInformationTransfer（包含AttachComplete、ActivatedefaultEPSbearercontextaccept）图5正常开机附着流程开机附着流程说明：1）步骤1～5会建立RRC连接，步骤6、9会建立S1连接，完成这些过程即标志着NASsignallingconnection建立完成，见24.301。2）消息7的说明：UE刚开机第一次attach，使用的IMSI，无Identity过程；后续，如果有有效的GUTI，使用GUTIattach，核心网才会发起Identity过程（为上下行直传消息）。3）消息10~12的说明：如果消息9带了UERadioCapabilityIE，则eNB不会发送UECapabilityEnquiry消息给UE，即没有10~12过程；否则会发送，UE上报无线能力信息后，eNB再发UECapabilityInfoIndication，给核心网上报UE的无线能力信息。为了减少空口开销，在IDLE下MME会保存UERadioCapability信息，在INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息会带给eNB，除非UE在执行attach或者firstTAUfollowingGERAN/UTRANAttachorUEradiocapabilityupdateTAU过程（也就是这些过程MME不会带UERadioCapability信息给eNB，并会把本地保存的UERadioCapability信息删除，eNB会问UE要能力信息，并报给MME。注：UEradiocapabilityupdateTAUisonlysupportedforchangesofGERANandUTRANradiocapabilitiesinECM-IDLE.）。在CONNECTED下，eNB会一直保存UERadioCapability信息。UE的E_UTRAN无线能力信息如果发生改变，需要先detach，再attach。4）发起UE上下文释放（即21～25）的条件：eNodeB-initiatedwithcausee.g.O&MIntervention,UnspecifiedFailure,UserInactivity,RepeatedRRCsignallingIntegrityCheckFailure,ReleaseduetoUEgeneratedsignallingconnectionrelease,etc.;or-MME-initiatedwithcausee.g.authenticationfailure,detach,etc.5）eNB收到msg3以后，DCM给USM配置SRB1，配置完后发送msg4给UE；eNB在发送RRCConnectionReconfiguration前，DCM先给USM配置DRB/SRB2等信息，配置完后发送RRCConnectionReconfiguration给UE，收到RRCConnectionReconfigurationComplete后，控制面再通知用户面资源可用。6）消息13~15的说明：eNB发送完消息13，并不需要等收到消息14，就直接发送消息15。7）如果发起IMSIattach时，UE的IMSI与另外一个UE的IMSI重复，并且其他UE已经attach，则核心网会释放先前的UE。如果IMSI中的MNC与核心网配置的不一致，则核心网会回复attachreject。8）消息9的说明：该消息为MME向eNB发起的初始上下文建立请求，请求eNB建立承载资源，同时带安全上下文，可能带用户无线能力、切换限制列表等参数。UE的安全能力参数是通过attachrequest消息带给核心网的，核心网再通过该消息送给eNB。UE的网络能力（安全能力）信息改变的话，需要发起TAU。1.2随机接入流程随机接入是蜂窝系统应具有的最基本的功能，它使终端与网络建立通信连接成为可能，由于用户的随机性、无线环境的复杂性决定了这种接入的发起以及采用的资源也具有随机性，因此随机接入的成功率取决于随机接入流程是否能够顺利完成。从随机接入发起的目的来看主要有：请求初始接入从空闲状态向连续状态转换支持eNB之间的切换过程取得/恢复上行同步向eNB请求UEID向eNB发出上行发送的资源请求总体来说随机接入就是UE与eNB建立无线链路，获取/恢复上行同步从随机接入流程发起的场景来看，主要有以下几种情况：图6随机接入场景随机接入分为基于竞争的(可应用于上述所有场景)、基于非竞争的(只应用于切换和下行数传场景)两种流程接入网络。其区别为针对两种流程选择随机接入前缀的方式不同。前随机接入场景1、随机接入和状态转移2、无线链路失败的重建立5、上行失步时，上行数据到达4、上行失步时，下行数据到达3、切换后接入新小区者为UE从基于冲突的随机接入前缀中依照一定算法随机选择一个随机前缀；后者是基站侧通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀。基于竞争模式的随机接入：RRC_IDLE状态下的初始接入；无线链路出错以后的初始接入；RRC_CONNECTED状态下，当有上行数据传输时，例如在上行失步后“non-synchronised”，或者没有PUCCH资源用于发送调度请求消息，也就是说在这个时候除了通过随机接入的方式外，没有其它途径告诉eNB，UE存在上行数据需要发送基于非竞争模式的随机接入：RRC_CONNECTED状态下，当下行有数据传输时，这时上行失步“non-synchronised”，因为数据的传输除了接收外，还需要确认，如果上行失步的话，eNB无法保证能够收到UE的确认信息，因为这时下行还是同步的，因此可以通过下行消息告诉UE发起随机接入需要使用的资源，比如前导序列以及发送时机等，因为这些资源都是双方已知的，因此不需要通过竞争的方式接入系统；切换过程中的随机接入，在切换的过程中，目标eNB可以通过服务eNB来告诉UE它可以使用的资源；图7基于竞争的随机接入流程基于竞争随机接入流程说明1）MSG1：UE在RACH上发送随机接入前缀，携带preamble码；2）MSG2：eNB侧接收到MSG1后，在DL-SCH上发送在MAC层产生随机接入响应（RAR），RAR响应中携带了TA调整和上行授权指令以及T-CRNTI（临时CRNTI）；UEeNBRandomAccessPreamble1RandomAccessResponse2ScheduledTransmission3ContentionResolution43）MSG3（连接建立请求）：UE收到MSG2后，判断是否属于自己的RAR消息（利用preambleID核对），并发送MSG3消息，携带UE-ID。UE的RRC层产生RRCConnectionRequest并映射到UL–SCH上的CCCH逻辑信道上发送；4）MSG4(RRC连接建立)：RRCContentionResolution由eNB的RRC层产生，并在映射到DL–SCH上的CCCHorDCCH(FFS)逻辑信道上发送，UE正确接收MSG4完成竞争解决。在随机接入过程中，MSG1和MSG2是低层消息，L3层看不到，所以在信令跟踪上，UE入网的第一条信令便是MSG3(RRC_CONN_REQ)MSG2消息由eNB的MAC层产生，并由DL_SCH承载，一条MSG2消息可以同时对应多个UE的随机接入请求响应。eNB使用PDCCH调度MSG2，并通过RA-RNTI进行寻址，RA-RNTI由承载MSG1的PRACH时频资源位置确定；MSG2包含上行传输定时提前量、为MSG3分配的上行资源、临时C-RNTI等；UE在接收MSG2后，在其分配的上行资源上传输MSG3针对不同的场景，Msg3包含不同的内容:初始接入：携带RRC层生成的RRC连接请求，包含UE的S-TMSI或随机数；连接重建：携带RRC层生成的RRC连接重建请求，C-RNTI和PCI；切换：传输RRC层生成的RRC切换完成消息以及UE的C-RNTI；上/下行数据到达：传输UE的C-RNTI；竞争解决初始接入和连接重建场景切换，上/下行数据到达场景竞争判定MSG4携带成功解调的MSG3消息的拷贝，UE将其与自身在MSG3中发送的高层标识进行比较，两者相同则判定为竞争成功UE如果在PDCCH上接收到调度MSG4的命令，则竞争成功调度MSG4使用由临时C-RNTI加扰的PDCCH调度eNB使用C-RNTI加扰的PDCCH调度MSG4C-RNTIMSG2中下发的临时C-RNTI在竞争成功后升级为UE的C-RNTIUE之前已分配C-RNTI，在MSG3中也将其传给eNB。竞争解决后，临时C-RNTI被收回，继续使用UE原C-RNTI图8基于非竞争的随机接入基于非竞争随机接入流程说明1）MSG0：eNB通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀（non-contentionRandomAccessPreamble），这个前缀不在BCH上广播的集合中。2）MSG1：UE在RACH上发送指派的随机接入前缀。3）MSG2：ENB的MAC层产生随机接入响应，并在DL-SCH上发送。对于非竞争随机接入过程，preamble码由ENB分配，到RAR正确接受后就结束。UE根据eNB的指示，在指定的PRACH上使用指定的Preamble码发起随机接入MSG0：随机接入指示消息对于切换场景，eNB通过RRC信令通知UE；对于下行数据到达和辅助定位场景，eNB通过PDCCH通知UE；MSG1：发送Preamble码UE在eNB指定的PRACH信道资源上用指定的Preamble码发起随机接入