LTE典型信令流程解析

信令/数据流程１）小区搜索２）随机接入３）开机附着４）servicerequest５）paging６）TAU７）切换１）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。▲E-UTRA系统的小区搜索过程与UTRA系统的主要区别是其能够支持不同的系统带宽（1.4~20MHZ）。▲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）。▲右图为小区搜索流程检测PSCH（用于获得5ms时钟，并获得小区ID组内的具体小区ID）检测SSCH（用于获得无线帧时钟、小区ID组、BCH天线配置）检测下行参考信号（用于获得BCH天线配置，是否采用位移导频）读取BCH（用于获得其它小区信息）系统广播消息TD-LTE系统的系统广播消息主要由主信息块MIB和系统信息块SIB组成。▲MIB主信息块在固定的信道(PBCH)上发送，其中携带了保证UE能够接收到其他系统信息块的相关参数。MIB的传输周期固定为40ms，一个周期内每10ms重传相同内容。MIB的传输固定在每个无线帧的子帧0，首次传输位于SFNmod4=0的无线帧。主信息块（MIB）携带的信息:1.系统帧号（SFN，SystemFrameNumber）8bit使UE获得系统的时间信息2.下行系统带宽3bit，使UE可以获知接收带宽3.PHICH配置信息3bit使UE获得PDCCH信道占用的控制符号，以读取其他的系统广播信息▲SIB系统信息块根据其内容的不同以及UE获得该信息的紧急程度进行了分类，相同目的、相同属性的参数归属到同一类型的系统信息块中。１）小区搜索２）随机接入３）开机附着４）servicerequest５）paging６）TAU７）切换２）随机接入▲随机接入分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入两个流程。▲其区别为针对两种流程其选择随机接入前缀的方式。前者为UE从基于竞争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指派非竞争的随机接入前缀。▲UE可以通过随机接入过程实现两个基本功能：①取得与eNodeB之间的上行同步；②申请上行资源。▲随机接入过程应用于以下6种场景：①从RRC_IDLE状态初始接入，即RRC连接建立；②无线链路失败后初始接入，即RRC连接重建；③切换；④下行数据到达且UE空口处于上行失步状态；⑤上行数据到达且UE空口处于上行失步，或者虽未失步但需要通过随机接入申请上行资源；⑥辅助定位，网络利用随机接入获取时间提前量（TA，TimingAdvance）。UEeNBRandomAccessPreamble1RandomAccessResponse2ScheduledTransmission3ContentionResolution4基于竞争的随机接入基于非竞争的随机接入UEeNBRAPreambleassignment0RandomAccessPreamble1RandomAccessResponse2①UE在RACH上发送随机接入前缀；②eNB的MAC层产生随机接入响应，并在DL-SCH上发送；③UE的RRC层产生RRCConnectionRequest(资源调度请求)并在映射到UL–SCH上的CCCH逻辑信道上发送；④RRCContentionResolution(竞争解决)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。①eNB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。②UE在RACH上发送指派的随机接入前缀。③eNB的MAC层产生随机接入响应，并在DL-SCH上发送。１）小区搜索２）随机接入３）开机附着４）servicerequest５）paging６）TAU７）切换３）开机附着RRCConnectionSetupRRCConnectionRequestUEEUTRANRRCConnectionSetupCompleteRRC连接建立▲E-UTRAN采用该流程建立SRB1；该流程也被用于传输UE发给E-UTRAN的初始NAS专有信息/消息。建立S1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。▲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。NAS消息手册0741attachreq0742attachaccept0743attachcomplt0744attachreject0745deattchreq0746deattachrespond0755identify0756identifyres(带imsi号)0752authreq(带nas加密算法)0753authrespond0754authrej0748taureq0749taurespond074btaurej075dsecurity075esecurityres(加密之后安全响应加密了，看不出是075e)UE能力▲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。▲如果UE改变了其无线接入能力，UE会请求上层发起必要的NAS流程，以使用新的RRC连接更新UE无线接入能力信息。初始安全激活SecurityModeCompleteSecurityModeCommandUEEUTRAN▲该流程的目的是在RRC连接建立时激活AS层安全。▲安全完保算法：Snow3G,AES和ZUC。RRC连接重配置▲消息15~16为RRC连接重配置过程，其流程承载着RRC连接管理的大部分功能，包括信令／数据承载管理、参数配置、切换执行和测量控制等。GTSM消息O_MACRRC_SRB0_DATArrcConnectionRequestO_RRCMAC_SRB0_DATArrcConnectionSetupO_PDCPRRC_DATA_INDrrcConnectionSetupComplete（0741）O_RRCS1AP_INIT_UE_MSGO_S1APRRC_DL_NAS_MSGO_RRCPDCP_DATA_REQdlInformationTransfer（0752）O_PDCPRRC_DATA_INDulInformationTransfer（0753）O_RRCPDCP_DATA_REQ（075d）O_PDCPRRC_DATA_IND（075e）O_S1APRRC_INIT_CONTEXT_SETUP_REQ（0742）O_RRCPDCP_DATA_REQueCapabilityEnquiry不需要等到初始上下文建立请求才下发安全O_PDCPRRC_DATA_INDueCapabilityInformationO_RRCS1AP_UE_CAPA_INFO_INDO_S1APMME_DATAREQUECapabilityInfoIndicationO_RRCPDCP_DATA_REQsecurityModeCommandO_PDCPRRC_DATA_INDsecurityModeCompleteO_RRCPDCP_DATA_REQrrcConnectionReconfiguration（0742）O_PDCPRRC_DATA_INDrrcConnectionReconfigurationCompleteO_RRCS1AP_INIT_CONTEXT_SETUP_RSPO_S1APMME_DATAREQO_PDCPRRC_DATA_IND（0743）异常流程▲RRC连接建立失败UEeNB1.RAPreamble开机后先进行小区选择，接收系统信息，然后开始附着3.RRCConnectionRequest2.RAResponse4.RRCConnectionSetupEMM通知RRC发起attachrequestRRC告知EMM发送失败，EMM状态不变，用户可以再次发起attachRRC通知RA发起接入流程，启动T300T300超时，RRC连接建立失败T300超时▲核心网拒绝UEEPCeNB1.RAPreamble开机后先进行小区选择，接收系统信息，然后开始附着3.RRCConnectionRequest7.MME或者S-GW拒绝2.RAResponse4.RRCConnectionSetup5.RRCConnectionSetupComplete(包含AttachRequest、PDNconnectivityrequest消息)10.UECONTEXTRELEASECOMMAND11.RRCConnectionRelease12.UECONTEXTRELEASECOMPLETE6.InitialUEmessage（包含AttachRequest、PDNconnectivityrequest消息）8.DOWNLINKNASTRANSPORT(包含AttachReject、可能有PDNconnectivityreject消息)9.DLInformationTransfer(包含AttachReject、可能有PDNconnectivityreject消息)UE根据拒绝原因分别处理▲eNB未等到Initialcontextsetuprequest消息UEEPCeNB1.RAPreamble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2.RAResponse4.RRCConnectionSetup5.RRCConnectionSetupComplete(包含AttachRequest、PDNconnectivityrequest消息)停止T3410，如果可重发，则启动T3411（10s）13.RRCConnectionRelease6.InitialUEmessage（包含AttachRequest、PDNconnectivityrequest消息）9.Initialcontextsetuprequest启动T3410（15s）T3411超时，重新发送attachrequest定时器超时▲RRC重配消息丢失或者没收到RRC重配完成消息或者eNB内部配置UE的安全参数等失败UEEPCeNB1.RAPreamble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2.RAResponse4.RRCConnectionSetup5.RRCConnectionSetupComplete(包含AttachRequest、PDNconnectivityrequest消息)17.UECONTEXTRELEASEREQUEST18.更新承载19.UECONTEXTRELEASECOMMAND20.RRCConnectionRelease21.UECONTEXTRELEASECOM