LTE信令流程初步分析

1、LTE信令流程初步分析1. 開機入網(wǎng)流程介紹分析2. 小區(qū)搜索小區(qū)搜索過程是UE和小區(qū)取得時間和頻率同步，并檢測小區(qū)ID的過程。通過解PSS可以獲得物理層小區(qū)ID，再通過解SSS可以獲得小區(qū)的組ID504個小區(qū)分成168個組，二者組合就可以獲得當前小區(qū)的小區(qū)ID每個組內(nèi)又有3個小區(qū)ID；當前小區(qū)的PCI = 組ID * 3 + 小區(qū)ID 備注：E-UTRA系統(tǒng)的小區(qū)搜索過程與UTRA系統(tǒng)的主要區(qū)別是它能夠支持不同的系統(tǒng)帶寬1.420MHZ。小區(qū)搜索通過假設(shè)干下行信道實現(xiàn)，包括同步信道SCH、廣播信道BCH和下行參考信號RS。SCH又分成主同步信道PSCH和輔同步信道SSCH，BCH又分成主廣播

2、信道PBCH和動態(tài)廣播信道DBCH。除PBCH是以正式“信道”出現(xiàn)的；PSCH和SSCH是純粹的L1信道，不用來傳送L2/L3控制信令，而只用于同步和小區(qū)搜索過程；DBCH最終承載在下行共享傳輸信道DL-SCH，沒有獨立的信道。3. PLMN和小區(qū)選擇 小區(qū)搜索完成后，UE會獲得當前小區(qū)的PCI，UE使用獲得的PCI去解當前小區(qū)的MIB和SIB消息，通過解MIB消息獲得小區(qū)的下行同步以及系統(tǒng)帶寬等關(guān)鍵信息，完了在SIB信息的時域位置上檢測PDCCH，根據(jù)PDCCH指示獲取小區(qū)的SIB1信息，完了再解析其它SIB信息。 在SIB1信息中會攜帶網(wǎng)絡(luò)側(cè)的PLMN列表，UE的接入層AS會把解析的PLM

3、N列表上報自己的非接入層NAS，由NAS層執(zhí)行PLMN的選擇，選擇合適的PLMN。 UE選定PLMN后會在該PLMN下選擇合適的小區(qū)，小區(qū)的選擇按照S準則，UE選擇該PLMN下信號最強的小區(qū)進行駐留。 備注：MIB Master Information BlockØ 承載于BCCH BCH P-BCH上Ø 包括有限個用以讀取其他小區(qū)信息的最重要、最常用的傳輸參數(shù)系統(tǒng)帶寬，系統(tǒng)幀號，PHICH配置信息SIBsØ 除MIB以外的系統(tǒng)消息，包括SIB1-SIB12 Ø 除SIB1以外，SIB2-SIB12均由SI (System Information)承載&

4、#216; SIB1是除MIB外最重要的系統(tǒng)消息，固定以20ms為周期重傳4次，即SIB1在每兩個無線幀20ms的子幀#5中重傳SFN mod 2 = 0，SFN mod 8 0一次，如果滿足SFN mod 8 = 0時，SIB1的內(nèi)容可能改變，新傳一次。Ø SIB1和所有SI消息均傳輸在BCCH DL-SCH PDSCH上Ø SIB1的傳輸通過攜帶SI-RNTISI-RNTI每個小區(qū)都是相同的的PDCCH調(diào)度完成Ø SIB1中的SchedulingInfoList攜帶所有SI的調(diào)度信息，接收SIB1以后，即可接收其他SI消息4. Attach與Detach過程

5、作用：1Attach過程完成UE在網(wǎng)絡(luò)的注冊，完成核心網(wǎng)EPC對該UE默認承載的建立2Detach過程完成UE在網(wǎng)絡(luò)側(cè)的注銷和所有EPS承載的刪除Attach說明：LTE中，Attach伴隨著核心網(wǎng)處默認承載的建立Detach說明：UE/MME/SGSN/HSS均可發(fā)起detach過程假設(shè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)長時間沒有獲得UE的信息，則會發(fā)起隱式的Detach過程，即核心網(wǎng)將該UE的所有承載釋放而不通知UE。Attach信令流程圖：注：無線網(wǎng)部分，LTE的attach與3G的類似，完成相同的功能而在核心網(wǎng)部分，除薦權(quán)、身份驗證、用戶注冊以外，LTE還包含默認承載的建立，而3G中沒有。Attach信令流程分析

6、：1. 處在RRC_IDLE態(tài)的UE進行Attach過程，首先發(fā)起隨機接入過程，即MSG1消息；2. eNB檢測到MSG1消息后，向UE發(fā)送隨機接入響應(yīng)消息，即MSG2消息；3. UE收到隨機接入響應(yīng)后，根據(jù)MSG2的TA調(diào)整上行發(fā)送時機，向eNB發(fā)送RRCConnectionRequest消息；4. eNB向UE發(fā)送RRCConnectionSetup消息，包含建立SRB1承載信息和無線資源配置信息；5. UE完成SRB1承載和無線資源配置，向eNB發(fā)送RRCConnectionSetupComplete消息，包含NAS層Attach request信息；6. eNB選擇MME，向MME發(fā)送

7、INITIAL UE MESSAGE消息，包含NAS層Attach request消息；7. MME向eNB發(fā)送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，請求建立默認承載，包含NAS層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，則eNB向UE發(fā)送UECapabilityEnquiry消息，查詢UE能力；9. UE向eNB發(fā)送UECapabilityInformation消息，報告UE能力信息；

8、10. eNB向MME發(fā)送UE CAPABILITY INFO INDICATION消息，更新MME的UE能力信息；11. eNB根據(jù)INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中UE支持的安全信息，向UE發(fā)送 SecurityModeCommand消息，進行安全激活；12. UE向eNB發(fā)送SecurityModeComplete消息，表示安全激活完成；13. eNB根據(jù)INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息中的ERAB建立信息，向UE發(fā)送RRCConnectionReconfiguration消息進行UE資源重配，包括重配SRB1和無線資源配置，建

9、立SRB2、DRB包括默認承載等；14. UE向eNB發(fā)送RRCConnectionReconfigurationComplete消息，表示資源配置完成；15. eNB向MME發(fā)送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE響應(yīng)消息，說明UE上下文建立完成；16. UE向eNB發(fā)送ULInformationTransfer消息，包含NAS層Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept消息；17. eNB向MME發(fā)送上行直傳UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS層Attach Complet

10、e、Activate default EPS bearer context accept消息。LTE測試軟件CDS所看到的完整Attach信令過程圖如下：從Attach request開始到Attach Complete結(jié)束。UE發(fā)起的Detach信令流程圖：Detach信令流程分析：1. 處在RRC_CONNECTED態(tài)的UE進行Detach過程，向eNB發(fā)送UL NAS Transfer消息，包含NAS層Detach request信息；2. eNB向MME發(fā)送上行直傳UPLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS層Detach request信息；3. MME向Serving-

11、GW發(fā)送Delete Session Request，以刪除EPS承載；4. Serving-GW向MME發(fā)送Delete Session Response，以確認EPS承載刪除；5. MME向基站發(fā)送下行直傳DOWNLINK NAS TRANSPORT消息，包含NAS層Detach accept消息；6. eNB向UE發(fā)送DLInformationTransfer消息，包含NAS層Detach accept消息；7. MME向eNB發(fā)送UE CONTEXT RELEASE COMMAND消息，請求eNB釋放UE上下文信息；8. eNB接收到UE CONTEXT RELEASE COMMAND

12、消息，向UE發(fā)送RRCConnectionRelease消息，釋放RRC連接；9. eNB釋放UE上下文信息，向MME發(fā)送UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息進行響應(yīng)。 LTE測試軟件CDS所看到的完整Detach信令過程圖如下：從Detach Request開始到RRCConnectionRelease結(jié)束。5. RRC連接建立RRC連接建立背景：IDLE態(tài)UE需變?yōu)檫B接態(tài)時發(fā)起該過程，如呼叫、響應(yīng)尋呼、TAU、Attach等。RRC連接建立信令流程圖：RRC連接成功RRC連接失敗RRC連接建立成功流程：RRC連接請求：UE通過UL_CCCH在SRB0上發(fā)送，攜帶UE的

13、初始NAS標識和建立原因等，該消息對應(yīng)于隨機接入過程的Msg3。RRC連接建立：eNB通過DL_CCCH在SRB0上發(fā)送，攜帶SRB1的完整配置信息，該消息對應(yīng)隨機接入過程的Msg4。RRC連接建立完成：UE通過UL-DCCH在SRB1上發(fā)送，攜帶上行方向NAS消息，如Attach Request、TAU Request、Service Request、Detach Request等，eNB根據(jù)這些消息進行S1口建立。RRC連接建立失敗：第二步中，如果eNB拒絕為UE建立RRC連接，則通過DL_CCCH在SRB0上回復一條RRC連接拒絕消息。6. RRC連接重建立過程RRC連接重建立背景：當處

14、于RRC連接狀態(tài)但出現(xiàn)切換失敗、無線鏈路失敗、完整性保護失敗、RRC重配置失敗等情況時，觸發(fā)此過程。RRC連接重建立信令流程圖：RRC連接重建成功RRC連接重建失敗RRC連接重建立成功流程：RRC連接重建請求：UE通過UL_CCCH在SRB0上發(fā)送，攜帶UE的AS層初始標識信息及重建立原因，該消息對應(yīng)隨機接入過程的Msg3。RRC連接重建：eNB通過DL_CCCH在SRB0上回復，攜帶SRB1的完整配置信息，該消息對應(yīng)隨機接入過程的Msg4。RRC連接重建立完成：UE通過UL-DCCH在SRB1上發(fā)送，不攜帶任何實際信息，只起到RRC層確認的功能。RRC連接重建立拒絕流程：第二步中，如果eNB

15、中沒有UE的上下文信息，則拒絕為UE重建RRC連接，則通過DL_CCCH在SRB0上回復一條RRC連接重建立拒絕消息。7. RRC連接重配置過程RRC連接重配置過程背景：當需要發(fā)起對SRB和DRB的管理、低層參數(shù)配置、切換執(zhí)行和測量控制時，觸發(fā)此過程。RRC連接重配置信令流程圖：RRC連接重配置成功RRC連接重配置異常RRC連接重配置成功過程：RRC連接重配置：eNB通過DL_DCCH在SRB1上發(fā)送，根據(jù)功能的不同攜帶不同的配置信息內(nèi)容，一條消息中可以攜帶表達多個功能的信息單元。RRC連接重配置完成：UE通過UL_DCCH在SRB1上發(fā)送，不攜帶任何實際信息，只起到RRC層確認的功能。RRC

16、連接重配置異常流程：假設(shè)UE無法執(zhí)行RRC連接重配置消息中的內(nèi)容，則UE回退到收到該消息前的配置，并發(fā)起RRC連接重建立過程。8. RRC連接釋放過程RRC連接釋放過程背景：網(wǎng)絡(luò)希望解除與UE的RRC連接時，觸發(fā)該過程RRC連接釋放過信令流程圖：RRC連接釋放RRC連接釋放過程：RRC連接釋放：eNB通過DL_DCCH在SRB1上發(fā)送，可選擇攜帶重定位信息和專用優(yōu)先級分 配信息用于控制UE的小區(qū)選擇和小區(qū)重選。本地釋放：某些情況下，UE的RRC層根據(jù)NAS層的指示主動釋放RRC連接，不通知網(wǎng)絡(luò)側(cè)而主動進入空閑狀態(tài)，如NAS層鑒權(quán)過程中沒有通過鑒權(quán)檢查。9. 切換過程同一個eNB內(nèi)切換信令流程圖：eNB發(fā)送RRC CONNECTION RECONFIGURATION消息發(fā)送給UE消息中攜帶切換信息mobilityControlInfo；包含目標小區(qū)ID、載頻、測量帶寬給用戶分配的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