主要信令流程

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:

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; <>
eNB检测到MSG1消息后, 向UE发送随机接入响应消息, 即MSG2消息;<>
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;<>
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; <>
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; <>
eNB选择MME, 向MME发送INITIAL UE MESSAGE消息, 包含NAS层Attach request消息; <>
NAS message
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;<>
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; <>
UE向eNB发送UECapabilityInformation消息, 报告UE能力信息; <>
eNB向MME发送UE CAPABILITY INFO INDICATION消息, 更新MME的UE能力信息; <>
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; <>
UE向eNB发送SecurityModeComplete消息, 表示安全激活完成;<>
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; <>
UE向eNB发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息, 表示资源配置完成; <>
eNB向MME发送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE响应消息, 表明UE上下文建立完成; <>
UE向eNB发送ULInformationTransfer消息, 包含NAS层Attach Complete, Activate default EPS bearer context accept消息;
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.

随机接入

随机接入分为基于冲突的随机接入和基于非冲突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.

基于冲突的随机接入 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
基于非冲突的随机接入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.

基于冲突的随机接入

UE在RACH上发送随机接入前缀;
ENb的MAC层产生随机接入响应, 并在DL-SCH上发送;
UE的RRC层产生RRC Connection Request 并在映射到UL–SCH上的CCCH逻辑信道上发送;
RRC Contention Resolution 由ENb的RRC层产生, 并在映射到DL–SCH上的CCCH or DCCH(FFS)逻辑信道上发送.

基于非冲突的随机接入

ENb 通过下行专用信令给UE指派非冲突的随机接入前缀(non-contention Random Access Preamble), 这个前缀不在BCH上广播的集合中.
UE在RACH上发送指派的随机接入前缀.
ENb的MAC层产生随机接入响应, 并在DL-SCH上发送.

S1初始化

S1 Setup Request. <>
S1 Setup Response. <>
ENB Direct Information Transfer.<>

X2初始化

X2 Setup Request. <>
X2 Setup Response. <>
ENB Configuration Update.<>
ENB Configuration Update Acknowledge.<>

Service Request

UE在IDLE模式下, 需要发送业务数据时, 发起service request过程.

Paging

s_TMSI Paging

UE在IDLE模式下, 当网络需要给该UE发送数据(业务或者信令)时, 发起寻呼过程.

IMSI Paging

当网络发生错误需要恢复时(例如S-TMSI不可用), 可发起IMSI寻呼, UE收到后执行本地detach, 然后再开始attach.

TAU

当UE进入一个小区, 该小区所属TAI不在UE保存的TAI list内时, UE发起正常TAU流程, 分为IDLE和CONNECTED(即切换时)下. 如果TAU accept分配了一个新的GUTI, 则UE需要回复TAU complete, 否则不用回复.

IDLE态

IDLE下, 如果有上行数据或者上行信令(与TAU无关的)发送, UE可以在TAU request消息中设置an "active"标识, 来请求建立用户面资源, 并且TAU完成后保持NAS信令连接. 如果没有设置"active"标识, 则TAU完成后释放NAS信令连接.
IDLE下发起的也可以带EPS bearer context status IE, 如果UE带该IE, MME回复消息也带该IE, 双方EPS承载通过这个IE保持同步.

Main Message Flow