1、UE 的开机流程PLMN 由很多个小区组成。小区由其使用的主扰码（Primary Scrambling Code）标识，主扰码在网络规划时分配。小区所属的 PLMN 的信息包含在系统消息中。终端在开机或脱网时，首先选择一个 PLMN，然后搜索该 PLMN 的小区，如果在该 PLMN 下无法捕捉到合适的小区，则上报 PLMN 列表启动新一轮小区获取过程。 终端要维护几种不同类型的 PLMN 列表，每个列表中会有多个 PLMN。 PLMN-已登记 PLMN（PLMN ）是终端在上次关机或脱网前登记上的 PLMN。 PLMN-等效 PLMN（PLMN ）为与终端当前所选择的 PLMN 处于同等地位的
2、PLMN，其优先级相同。 PLMN-归属 PLMN（PLMN ） 为终端用户归属的 PLMN。 PLMN-用户控制 PLMN（PLMN ）是储存在卡上的一个与 PLMN 选择有关的参数。 PLMN-运营商控制 PLMN（PLMN ）是储存在卡上的一个与 PLMN 选择有关的参数。 PLMN-禁用 PLMN（PLMN ）为被禁止访问的 PLMN， PLMN-可获取 PLMN（PLMN ）为终端能在其上找到至少一个小区，并能读出其 PLMN 标识信息的 PLMN。PLMN 的选择有自动和手动两种：（1）自动选择，终端开机或脱网时，其非接入层功能模块会利用终端中存储的 PLMN 信息首先选择一个 P
3、LMN，然后命令接入层功能模块去搜索该 PLMN。相应地，接入层利用终端中存储的小区列表信息来选择、捕获小区，或启动小区搜索程序来搜索属于该 PLMN的小区。如果捕获成功，则将搜索结果报告非接入层；否则，将由非接入层再次选择一个PLMN，重新搜索。不同类型的 PLMN 其优先级别不同，终端在进行 PLMN 选择时将按照以下顺序依次进行：PLMN 和PLMNPLMNPLMNPLMN其他的 PLMN（2）手动选择，终端开机或脱网时，其非接入层功能模块会命令接入层去搜索所有的PLMN，然后接入层将搜索到的所有 PLMN 信息报告给非接入层，由用户手动操作来选定一个 PLMN。其后的搜索过程与自动选择
4、过程相同小区的选择与重选。1.2 小区搜索小区搜索（Cell Search） ，用于 UE 获得一个 Cell 的时间，频率同步，并获取 Cell 的物理层小区 Id。当 UE 获得物理层小区 id 和帧同步后，UE 就可以在 BCH 上读取系统消息小区搜索过程：1. 主同步信号，UE 可以获得 5ms 的基准时间2. 辅同步信号，UE 可以获得帧同步和物理层的小区组3. 下行参考信号（Reference Signal） ，UE 可以获得物理层的小区 id4. UE 获得物理层小区 id 和帧同步后，UE 就可以在 BCH 上读取系统消息，用于获取其它小区信息。终端在事先不知道小区信息的情况下
5、搜索小区，需要经过时隙同步、帧同步、捕获主扰码三个步骤。这三个步骤涉及到四个下行物理信道：主同步信道（P-SCH） 、从同步信道（S-SCH ） 、主公共导频信道（ P-CPICH） 、主公共控制物理信道（P-CCPCH） 。这里是在每个时隙 10ms 帧内发送两次 PSCH 和 SSCH，先通过检测 PSCH 获得 5ms 时钟，然后检测SSCH，获得无线帧时钟，小区 ID 组和 BCH 天线配置信息。具体小区 ID 是通过检测下行参考信号得到的。这一步是在获得了帧同步之后进行。如果终端上已经存有某个小区的信息，如频率、主扰码等，那么终端可以利用这些信息来简化小区搜索过程，其搜索过程仍大致需
6、要遵循这三个步骤。 1）时隙同步：主同步信道（P-SCH） 、从同步信道（S-SCH） 、主公共导频信道（P-CPICH） 、主公共控制物理信道（P-CCPCH ）之间是同步的。先要获取各时隙的边界，从而与各物理信道实现时隙同步。这一步是通过捕获主同步信道来实现的。主同步信道不属于码信道，没有经过扩频和加扰处理。主同步信道在每个时隙的起始处重复发送主同步码，所有小区的主同步码相同，且终端预先知道其码片序列。捕获到该主同步码（PSC）确定各物理信道的时隙边界。主同步码的传送周期是 5ms,2）帧同步：通过捕获从同步信道来实现的。下行扰码又分为主扰码和从扰码，其中主扰码有 512 个，分为 64
7、组，每组 8 个。因此，在第二步实现物理信道的帧同步的同时，终端可以获悉该小区的无线帧中使用的从同步码字组合，从而可以确定该小区使用的主扰码所属的组别。 ）捕获主扰码 ：通过前两步，终端能够同步到主公共导频信道的无线帧。第二步已经确定该主扰码所属的组号，因此，只需要定位到该主扰码组，然后从个主扰码中找到与本小区匹配的主扰码，捕获主扰码的工作即告结束。然后，就可以用主扰码解码主公共控制物理信道，从而解调出系统下发的广播消息，通过读取 BCH 获得小区的其他系统信息。在小区搜索的时候，搜索的次序是同频小区、异频小区、然后找不同系统之间的小区。在经过前面的小区搜索过程后，终端仍需判定该小区的信号质量
8、是否达到一定的要求，才能进一步确定是否可以驻留在该小区。1.3 小区选择小区选择分为两种，初始小区选择（Initial Cell Selection ）和存储信息小区选择（Stored Information Cell Selection ）： 初始小区选择（Initial Cell Selection ） ，UE 会扫描在 E-UTRAN 的频带内所有信道，在每个载频上 UE 需要搜索一个最好小区。 存储信息小区选择（Stored Information Cell Selection ）需要根据 UE 通过以前的测量控制信元或者检测到小区储存起来的载频信息进行选择，首选检测 UE 存储起来的
9、载频信息。如果找到合适小区，就直接选择该小区。如果没有找到合适的小区，还是要发起初始小区选择的步骤。小区选择的流程：1. 当 UE 开机以后，由 UE 的上层 MCP 模块配置 DLPHY 的测量 。2. MCP 模块通知 DLPHY 进行搜索，DLPHY 在频带内扫描所有的射频信道，在每个载频上搜索最强信号小区。3. DLPHY 根据 MCP 模块的测量指示，把测量结果返回到 MCP 模块，由 MCP 模块选择一个最强的小区，通知 DLPHY 驻留。4. MCP 模块通知 BCP 模块接收新的系统消息，BCP 模块通知 RRU 调整频率，由DLPHY 接收系统消息。BCP 模块通知 MCP
10、模块新的系统消息。 MCP 利用 SIB1里面的消息来判断小区是否属于 suitable 小区或者是可接受小区。判断小区的顺序是：判断是否属于预先设定的 PLMN，然后判断是否是禁止小区，然后利用 S 准则进行判断，然后再进行是否是禁止漫游的 TA 列表。如果中间的判断过程通不过，则在测量小区的列表中查看是否有其他小区，然后同样执行相同的步骤来判断。如果没有合适的小区，则进行 Acceptable 的判断，在这个过程中，同样需要进行小区选择标准的判断。如果找到 Acceptable 小区，则通知 EMM 即可。如果没有找到以上两种小区，则通知 EMM，同时重新进行小区的初选。MCP 模块保存先
11、验信息，同时启动对服务小区的周期性测量。测量列表是包含了一组测量结果，测量结果中包含的有 RSRP 值和 RSRQ 值以及小区的物理 ID。5. MCP 模块通知 EMM 和 RRC 小区选择的结果。此时小区选择基本完成 6. EMM 收到小区的选择结果以后，判断选择的小区是限制服务，还是正常服务，还是没有小区可用。7. 如果不是，则进入任意小区选择状态。8. 进入小区任意选择状态后，进行测量的顺序：同频，异频，RAT 系统上选择合适小区。1.4 随机接入随机接入可分为：基于竞争的初始接入和基于非竞争的初始接入两种。随机接入的触发条件：1. RRC_IDLE 初始接入；2. 无线链路断开时初始
12、接入；3. 切换时需要随机接入；4. RRC_CONNECTED 状态下收到上行数据，需要随机接入，如上行同步状态为“非同步”，即 UE 主叫时失步；5. RRC_CONNECTED 状态下收到下行数据，需要随机接入，即 UE 被叫时失步。6. 一般 UE 从 RRC_IDLE 初始接入需要竞争的随机接入。 基于竞争的初始接入（Contention based random access ）的四个步骤，如下图 1.4-1 所示 ：图 1.4-1 基于竞争的初始接入1. UE 在 RACH 上发送随机接入前缀（RA Preamble）2. E-NB 的 MAC 层产生随机接入响应（RA Resp
13、onse） ，并在 DL-SCH 上发送3. UE 的 RRC 层产生 RRC Connection Request（Scheduled Transmision） 并在映射到 UL SCH 上的 CCC 逻辑信道上发送4. E-NB 的 RRC 层产生 RRC Connection Setup(Contention Resolution)并在映射到 DL SCH 上的 CCCH or DCCH(FFS)逻辑信道上发送使用所有 UE 都可在任何时间可以使用的随机接入序列接入，适用于每种触发条件。前导范围以广播形式告诉 UE，当不同 UE 选择了同一个前导时，则发生竞争。随机接入的流程大致为以下几
14、步：1) UE 先发起 Random Access Preamble 消息带有 PreambleID，在 MAC 层 e-NB Random Access Reponse 消息。UE 发起 Scheduled Transmission 消息后，e-NB 回Contention Resolution.2) RRC 根据广播中的 TTI 窗口参数和 RA 参数，把 RA 指令发送到 PDCP 和 RLC 层，最终发送随机接入（RA）指令到 MAC 层的共享信道模块，RA 指令里包含前导序号，前导传输功率，RA-RNTI 等。然后又 MAC 的共享信道模块后，指示ULPHY 使用 PRACH 和 R
15、A-RNTI，前导序列等发送随机接入前导到 e-NB。这次的随机接入前导信息即 msg1。3) e-NB 收到 msg1 以后，通过 e-NB 的 mac 层调度，分配 Temp-C-RNTI、UL Grant等，组成随机接入响应的数据包，并分配相关的 RB 资源。同时发送随机接入响应的数据包，即 msg2 到 UE 端。4) UE 收到 msg2 以后，由 MAC 层检验随机前导是否一致，如果一致则把随机接入成功的消息发到 RRC 层。UE 把 e-NB 分配的相关资源告知下层，RLC 此时发送连接请求 RRC CONNECTION REQUEST（即 msg3） ，经过上行 mac 和上行
16、phy，发送到 e-NB 侧。 基于非竞争的初始接入（Non-contention based random access ）的三个步骤，如下图1.4-2 所示：图 1.4-2 基于非竞争的初始接入1. E-NB 的 MAC 层通过下行专用信令（DL-SCH ）给 UE 指派非竞争的随机接入前缀（non-contention Random Access Preamble ） ，这个前缀不在 BCH 上广播的集合中。2. UE 在 RACH 上发送指派的随机接入前缀。3. E-NB 的 MAC 层产生随机接入响应，并在 DL-SCH 上发送。非竞争模式随机接入是使用在一段时间内仅有一个 UE 使
17、用的序列接入。由 E-NB 通过下行专用信令给 UE 指派非竞争的随机接入前缀（ non-contention Random Access Preamble ） ，这个前缀不在 BCH 上广播的集合中。 在切换过程中，切换时一般采用非竞争随机接入。Preamble 码由目标 e-NB 产生切换命令通过源 e-NB 发送给 UE RRC Connection Reconfig 消息中当rach_ConfigDedicatedPresent=1 里有 ra_PreambleIndex=n；ra_Prach_MaskIndex=n 这两个参数用来指示切换后的随机接入的 PreambileID。也就是
18、说 e-NB 给 UE 指示好了要从哪个前导接入，所以就不会是竞争接入了。对于下行数据到达的情况，可以通过 MAC 信令发送，也可能通过 L1/L2 控制信道或通过 MAC 控制 PDU。1.5 附着流程开机附着流程： 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 suitable 或者 acceptable 小区后，驻留并进行附着过程。附着完成后，默认承载建立成功，UE 可获得PDN address 信息。附着流程图 1.5-1 如下所示：U E E P Ce N B1 . R A P r e a m b l e F i r s t D o w n l i n k D
19、 a t a开机后先进行小区选择 ， 接收系统信息 ，然后开始附着7 . I d e n t i t y / A u t h e n t i c a t i o n / S e c u r i t y3 . R R C C o n n e c t i o n R e q u e s t8 . 建立默认 E P S 承载等2 0 . 更新承载2 . R A R e s p o n s e 4 . R R C C o n n e c t i o n S e t u p5 . R R C C o n n e c t i o n S e t u p C o m p l e t e( 包含 A t t
20、a c h R e q u e s t 、 P D N c o n n e c t i v i t y r e q u e s t 消息 )F i r s t U p l i n k D a t a检测到 U s e r I n a c t i v i t y2 1 . U E C O N T E X T R E L E A S E R E Q U E S T( C a u s e )2 2 . 更新承载2 3 . U E C O N T E X T R E L E A S E C O M M A N D2 4 . R R C C o n n e c t i o n R e l e a s e
21、2 5 . U E C O N T E X T R E L E A S E C O M P L E T E6 . I n i t i a l U E m e s s a g e（ 包含 A t t a c h R e q u e s t 、 P D N c o n n e c t i v i t y r e q u e s t 消息 ） 9 . I n i t i a l c o n t e x t s e t u p r e q u e s t( 包含 A t t a c h A c c e p t 、A c t i v a t e d e f a u l t E P S b e a r e
22、 r c o n t e x t r e q u e s t )1 5 . R R C C o n n e c t i o n R e c o n f i g u r a t i o n（ 包含 A t t a c h A c c e p t 、A c t i v a t e d e f a u l t E P S b e a r e r c o n t e x t r e q u e s t ）1 6 . R R C C o n n e c t i o n R e c o n f i g u r a t i o n C o m p l e t e1 7 . I n i t i a l c o
23、 n t e x t s e t u p r e s p o n s e1 9 . U P L I N K N A S T R A N S P O R T（ 包含 A t t a c h C o m p l e t e 、A c t i v a t e d e f a u l t E P S b e a r e r c o n t e x t a c c e p t ）1 0 . U E C a p a b i l i t y E n q u i r y1 1 . U E C a p a b i l i t y I n f o r m a t i o n1 3 . S e c u r i t
24、y M o d e C o m m a n d1 4 . S e c u r i t y M o d e C o m p l e t e1 2 . U E C a p a b i l i t y I n f o I n d i c a t i o n1 8 . U L I n f o r m a t i o n T r a n s f e r（ 包含 A t t a c h C o m p l e t e 、A c t i v a t e d e f a u l t E P S b e a r e r c o n t e x t a c c e p t ）图 1.5-1 附着流程流程说明如下：
25、1）步骤 15 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NAS signalling connection 建立完成。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 GUTI attach，核心网才会发起 Identity 过程（为上下行直传消息）。3）消息 1012 的说明：如果消息 9 带了 UE Radio Capability IE，则 e-NB 不会发送UECapabilityEnquiry 消息给 UE，即没有 1012 过程；否则会发送，UE 上报无线能力
26、信息后，e-NB 再发 UE Capability Info Indication，给核心网上报 UE 的无线能力信息。4）发起 UE 上下文释放（即 2125）的条件： eNodeB-initiated with cause e.g. O or MME-initiated with cause e.g. authentication failure, detach, etc.5）e-NB 收到 msg3 以后，DCM 给 USM 配置 SRB1，配置完后发送 msg4 给 UE；e-NB 在发送 RRCConnectionReconfiguration 前，DCM 先给 USM 配置 DRB
27、/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 1315 的说明：e-NB 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 IMSI attach 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 attach reject。8）消息 9 的说明：该消息为 MME 向 e-NB 发起的初始上下文建立请求，请求 e-NB建立承载资源。
