LTE信令流程初步分析报告.docx

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LTE信令流程初步分析报告

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（1.4~20MHZ）。

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）。

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（MasterInformationBlock）

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）

SIBs

Ø除MIB以外的系统消息，包括SIB1-SIB12

Ø除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI（SystemInformation）承载

ØSIB1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（SFNmod2=0，SFNmod8≠0）一次，如果满足SFNmod8=0时，SIB1的内容可能改变，新传一次。

ØSIB1和所有SI消息均传输在BCCH→DL-SCH→PDSCH上

ØSIB1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

ØSIB1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：

1．Attach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

2．Detach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Attachrequest信息；

6.eNB选择MME，向MME发送INITIALUEMESSAGE消息，包含NAS层Attachrequest消息；

7.MME向eNB发送INITIALCONTEXTSETUPREQUEST消息，请求建立默认承载，包含NAS层AttachAccept、ActivatedefaultEPSbearercontextrequest消息；

8.eNB接收到INITIALCONTEXTSETUPREQUEST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UECAPABILITYINFOINDICATION消息，更新MME的UE能力信息；

11.eNB根据INITIALCONTEXTSETUPREQUEST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INITIALCONTEXTSETUPREQUEST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INITIALCONTEXTSETUPRESPONSE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AttachComplete、ActivatedefaultEPSbearercontextaccept消息；

17.eNB向MME发送上行直传UPLINKNASTRANSPORT消息，包含NAS层AttachComplete、ActivatedefaultEPSbearercontextaccept消息。

LTE测试软件CDS所看到的完整Attach信令过程图如下：

从Attachrequest开始到AttachComplete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ULNASTransfer消息，包含NAS层Detachrequest信息；

2.eNB向MME发送上行直传UPLINKNASTRANSPORT消息，包含NAS层Detachrequest信息；

3.MME向Serving-GW发送DeleteSessionRequest，以删除EPS承载；

4.Serving-GW向MME发送DeleteSessionResponse，以确认EPS承载删除；

5.MME向基站发送下行直传DOWNLINKNASTRANSPORT消息，包含NAS层Detachaccept消息；

6.eNB向UE发送DLInformationTransfer消息，包含NAS层Detachaccept消息；

7.MME向eNB发送UECONTEXTRELEASECOMMAND消息，请求eNB释放UE上下文信息；

8.eNB接收到UECONTEXTRELEASECOMMAND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UECONTEXTRELEASECOMPLETE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DetachRequest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AttachRequest、TAURequest、ServiceRequest、DetachRequest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