01 lo_sp2002_c01 lte空口协议及信令流程

1、LTE 空口协议及信令流程课程目标： 了解 LTE 空口协议 了解 LTE 基本信令流程 宏 上呫 守 www .m ECOMHA,COM目录第 1 章 LTE 空口协议11.1 LTE 网络架构11.2 EPC 与 E-UTRAN 功能划分21.3 E-UTRAN 接口的通用协议模型31.4 LTE 空口协议41.4.1 控制面协议41.4.2 用户面协议51.4.3 空口协议功能介绍51.5 LTE 接口介绍91.5.1 S1 接口91.5.2 X2 接口111.6 承载相关概念131.6.1 EPS 承载架构131.6.2 承载概念141.6.3 连接概念15第 2 章 LTE 信令流程

2、172.1 小区搜索随机接入172.1.1 小区搜索172.1.2 随机接入182.2 开机附着、去附着流程202.2.1 开机附着流程202.2.2 去附着流程222.3 Service Request 流程242.4 寻呼流程262.4.1 系统信息改变触发的寻呼262.4.2 MME 触发的寻呼262.5 TAU 流程272.5.1 IDLE 态 TAU 过程27i 2.5.2 Connected 态 TAU 过程302.6 切换流程312.6.1 Inter-eNB X2 HandOver312.6.2 Inter-eNB S1 HandOver332.7 专用承载流程352.7.1

3、专用承载建立流程352.7.2 专用承载修改流程（通过专有消息）372.7.3 专用承载释放流程39i 第 1 章 LTE 空口协议& 知识点 LTE 网络架构 EPC 与 E-UTRAN 功能划分 E-UTRAN 接口的通用协议模型 LTE 空口协议 S1、X2 接口介绍 承载相关介绍1.1 LTE 网络架构LTE 的系统架构分成两部分，包括演进后的核心网 EPC（MME/S-GW）和演进后的接入网 E-UTRAN。演进后的系统仅存在分组交换域。 LTE 接入网仅由演进后的节点 B（evolved NodeB）组成，提供到 UE 的 E-UTRA 控制面与用户面的协议终止点。eNB 之间通过

4、 X2 接口进行连接，并且在需要通信的两个不同 eNB 之间总是会存在 X2 接口。LTE 接入网与核心网之间通过 S1 接口进行连接，S1 接口支持多多联系方式。 与 3G 网络架构相比，接入网仅包括 eNB 一种逻辑节点，网络架构中节点数量减少，网络架构更加趋于扁平化。扁平化网络架构降低了呼叫建立时延以及用户数据的传输时延，也会降低 OPEX 与 CAPEX。 由于 eNB 与 MME/S-GW 之间具有灵活的连接（S1-flex），UE 在移动过程中仍然可以驻留在相同的 MME/S-GW 上， 有助于减少接口信令交互数量以及MME/ S- GW 的处理负荷。当 MME/S-GW 与 eN

5、B 之间的连接路径相当长或进行新的资源分配时，与 UE 连接的 MME/S-GW 也可能会改变。 1 LTE 系统介绍 15 1.2 EPC 与 E-UTRAN 功能划分图 1 LTE 无线侧网络架构 与 3G 系统相比，由于重新定义了系统网络架构，核心网和接入网之间的功能划分也随之有所变化，需要重新明确以适应新的架构和 LTE 的系统需求。针对 LTE 的系统架构，网络功能划分如下图： eNB 功能： 1） 无线资源管理相关的功能，包括无线承载控制、接纳控制、连接移动性管理、 上/ 下行动态资源分配/调度等； 2） IP 头压缩与用户数据流加密； 3） UE 附着时的 MME 选择； 4）

6、提供到 S-GW 的用户面数据的路由； 5） 寻呼消息的调度与传输； 6） 系统广播信息的调度与传输； 7） 测量与测量报告的配置。 第 2 章 LTE 信令流程 MME 功能： 1） 寻呼消息分发，MME 负责将寻呼消息按照一定的原则分发到相关的 eNB； 2） 安全控制； 3） 空闲状态的移动性管理； 4） SAE 承载控制； 5） 非接入层信令的加密与完整性保护。服务网关功能： 1） 终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包； 2） 支持由于 UE 移动性产生的用户平面切换。 eNBPHYMACRLCPDCPRRCDynamic Resource Allocation (Scheduler)

7、eNB Measurement Configuration & ProvisionRadio Admission ControlConnection Mobility Cont.RB ControlInter Cell RRMMMESAE Bearer ControlIdle State Mobility HandlingNAS SecurityinternetServing GatewayMobility AnchoringS1E-UTRANEPC图 2 eNB 和 MME 功能 1.3 E-UTRAN 接口的通用协议模型E-UTRAN 接口的通用协议模型如下图所示，适用于 E-UTRAN

8、相关的所有接口， 即 S1 和 X2 接口。E-UTRAN 接口的通用协议模型继承了 UTRAN 接口的定义原 LTE 系统介绍 则，即控制面和用户面相分离，无线网络层与传输网络层相分离。继续保持控制平面与用户平面、无线网络层与传输网络层技术的独立演进，同时减少了 LTE 系统接口标准化工作的代价。 图 3 LTE 无线侧协议模型 1.4 LTE 空口协议1.4.1 控制面协议控制面协议结构如下图所示。 图 4 空口控制面协议栈 第 2 章 LTE 信令流程 PDCP 在网络侧终止于 eNB，需要完成控制面的加密、完整性保护等功能。 RLC 和 MAC 在网络侧终止于 eNB，在用户面和控制面

9、执行功能没有区别。 RRC 在网络侧终止于 eNB，主要实现广播、寻呼、RRC 连接管理、RB 控制、移动性功能、UE 的测量上报和控制功能。 NAS 控制协议在网络侧终止于 MME，主要实现 EPS 承载管理、鉴权、ECM（EPS 连接性管理）idle 状态下的移动性处理、ECM idle 状态下发起寻呼、安全控制功能。 1.4.2 用户面协议用户面协议结构如下图所示。 图 5 空口用户面协议栈 用户面 PDCP、RLC、MAC 在网络侧均终止于 eNB，主要实现头压缩、加密、调度、ARQ 和 HARQ 功能。 1.4.3 空口协议功能介绍1. 物理层功能 LTE 系统中空中接口的物理层主要

10、负责向上层提供底层的数据传输服务。为了提供数据传输服务，物理层将包含如下功能。 传输信道的错误检测并向高层提供指示。 传输信道的前向纠错编码（FEC）与译码。 混合自动重传请求（HARQ）软合并。 传输信道与物理信道之间的速率匹配及映射。 物理信道的功率加权。 LTE 系统介绍 物理信道的调制与解调。 时间及频率同步。 射频特性测量并向高层提供指示。 MIMO 天线处理。 传输分集。 波束赋形。 射频处理。 下面简要介绍一下 LTE 系统的物理层关键技术方案。 系统带宽： LTE 系统载波间隔采用 15kHz， 上下行的最小资源块均为180kHz，也就是 12 个子载波宽度，数据到资源块的映射

11、可采用集中式或分布式两种方式。通过合理配置子载波数量，系统可以实现 1.420MHz 的灵活带宽配置。 OFDMA 与 SC-FDMA：LTE 系统的下行基本传输方式采用正交频分多址OFDMA 方式，OFDM 传输方式中的 CP（循环前缀）主要用于有效的消除符号间干扰，其长度决定了 OFDM 系统的抗多径能力和覆盖能力。为了达到小区半径 100km 的覆盖要求，LTE 系统采用长短两套循环前缀方案，根据具体场景进行选择：短 CP 方案为基本选项，长 CP 方案用于支持大范围小区覆盖和多小区广播业务。上行方向，LTE 系统采用基于带有循环前缀的单载波频分多址（SC-FDMA）技术。选择 SC-F

12、DMA 作为 LTE 系统上行信号接入方式的一个主要原因是为了降低发射终端的峰值平均功率比， 进而减小终端的体积和成本。 双工方式：LTE 系统支持两种基本的工作模式，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD）；支持两种不同的无线帧结构，帧长度均为 10ms。 调制方式：LTE 系统上下行均支持如下调制方式： QPSK、16QAM 及 64QAM。 信道编码：LTE 系统中对传输块使用的信道编码方案为 Turbo 编码，编码速率为 R=1/3，它由两个 8 状态子编码器和一个 Turbo 码内部交织器构成。其中，在 Turbo 编码中使用栅格终止方案。 多天线技术：LTE 系统引入了 MIMO

13、技术，通过在发射端和接收端同时配置多个天线，大幅度地提高了系统的整体容量。LTE 系统的基本 MIMO 配 第 2 章 LTE 信令流程 置是下行 22、上行 12 个天线，但同时也可考虑更多的天线配置（最多 44）。LTE 系统对下行链路采用的 MIMO 技术包括发射分集、空间复用、空分多址、预编码等，对于上行链路，LTE 系统采用了虚拟 MIMO 技术以增大容量。 物理层过程：LTE 系统中涉及多个物理层过程，包括小区搜索、功率控制、上行同步、下行定时控制、随机接入相关过程、HARQ 等。通过在时域、频域和功率域进行物理资源控制，LTE 系统还隐含支持干扰协调功能。 物理层测量：LTE 系

14、统支持 UE 与 eNodeB 之间的物理层测量，并将相应的测量结果向高层报告。具体测量指标包括：同频和异频切换的测量、不同无线接入技术之间的切换测量、定时测量以及无线资源管理的相关测量。 2. MAC 层功能 LTE 系统MAC 协议子层的主要目的是为RLC 层业务与物理层之间提供一个有效的连接。从这个角度看，MAC 层支持的主要功能包括： 逻辑信道与传输信道之间的映射； 传输格式的选择，例如通过选择传输块大小、调制方案等作为输入参数提供给物理层； 一个 UE 或多个 UE 之间逻辑信道的优先级管理； 通过 HARQ 机制进行纠错； 填充（Padding）； RLC PDU 的复用与解复用；

15、 业务量的测量与上报。 与现有 UMTS 系统中的 MAC 层相比，LTE 系统的 MAC 层具有一个新的特点， 即每个小区只存在一个 MAC 实体，负责实现 MAC 层相关的全部功能。 综上，MAC 层提供给上层的业务主要包括：数据传送及无线资源分配。物理层提供给 MAC 层的业务包括：数据传送、HARQ 反馈信令、调度请求信令以及测量。 3. RLC 层功能 RLC 子层的主要功能包括有： 上层 PDU 传输； LTE 系统介绍 通过 ARQ 进行错误修正（仅对 AM 模式有效）； RLC SDU 的级联，分段和重组（仅对 UM 和 AM 模式有效）； RLC 数据 PDU 的重新分段（仅

16、对 AM 模式有效）； 上层 PDU 的顺序传送（仅对 UM 和 AM 模式有效）； 重复检测（仅对 UM 和 AM 模式有效）； 协议错误检测及恢复； RLC SDU 的丢弃（仅对 UM 和 AM 模式有效）； RLC 重建。 4. PDCP 层功能 PDCP 子层用户面的主要功能包括有： 头压缩与解压缩：只支持 ROHC 算法； 用户数据传输； RLC AM 模式下，PDCP 重建过程中对上层 PDU 的顺序传送； RLC AM 模式下，PDCP 重建过程中对下层 SDU 的重复检测； RLC AM 模式下，切换过程中 PDCP SDU 的重传； 加密、； 上行链路基于定时器的 SDU 丢

17、弃功能。 PDCP 子层控制面的主要功能包括有： 加密和完整性保护； 控制面数据传输。 5. RRC 层功能 RRC 的主要功能包括有： 第 2 章 LTE 信令流程 NAS 层相关的系统信息广播； AS 层相关的系统信息广播； 寻呼； UE 和 E-UTRAN 间的 RRC 连接建立、保持和释放，包括： UE和E-UTRAN 之间的临时标识符分配；为 RRC 连接配置信令无线承载（SRB）： 低优先级和高优先级的 SRB。 包括密钥管理在内的安全管理； 建立、配置、保持和释放点对点 RB； 移动性管理，包括：针对小区间和 RAT 间移动性的 UE 测量上报和上报控制； 切换；UE 小区选择和

18、重选，以及小区选择和重选控制；切换过程中的上下文转发。 MBMS 业务； 为 MBMS 业务建立、配置、保持和释放 RB； QoS 管理功能； UE 测量上报及上报控制； NAS 直传消息传输。 1.5 LTE 接口介绍与 2G/3G 系统相比，S1 接口和 X2 接口是两个新增的接口。S1 接口是 eNB 和MME 之间的接口，包括控制面和用户面。X2 接口是 eNB 间相互通信的接口，也包括控制面和用户面两部分。 1.5.1 S1 接口S1 接口是 MME/S-GW 网关与 eNB 之间的接口，S1 接口与 3G UMTS 系统 Iu 接口的不同之处在于，Iu 接口连接包括 3G 核心网的

19、 PS 域和 CS 域，S1 接口只支持PS 域。 LTE 系统介绍 1. S1 接口控制面 S1 控制平面接口位于 E-NodeB 和 MME 之间，传输网络层是利用 IP 传输，这点类似于用户平面；为了可靠的传输信令消息，在 IP 曾之上添加了 SCTP；应用层的信令协议为 S1-AP。S1 接口控制面协议栈如下图所示： 控制面功能： 1） SAE 承载服务管理功能（包括 SAE 承载建立、修改和释放）； 2） S1 接口 UE 上下文释放功能； 3） LTE_ACTIVE 状态下 UE 的移动性管理功能（ 包括 Intra-LTE 切换和 Inter-3GPP-RAT 切换）； 4） S

20、1 接口的寻呼； 5） NAS 信令传输功能； 6） S1 接口管理功能（包括复位、错误指示以及过载指示等）； 7） 网络共享功能； 8） 漫游于区域限制支持功能； 9） NAS 节点选择功能； 10） 初始上下文建立过程； 11） S1 接口的无线网络层不提供流量控制和拥塞控制功能。 图 6 S1 口控制面协议栈 2. S1 接口用户面 第 2 章 LTE 信令流程 用户平面接口位于 E-NodeB 和 S-GW 之间，S1 接口用户平面（S1-UP）的协议栈如下图所示。S1-UP 的传输网络层基于 IP 传输，UDP/IP 之上的 GTP-U 用来传输S-GW 与 eNB 之间的用户平面

21、PDU。 GTP-U 协议具备以下特点： 1） GTP-U 协议既可以基于 IPv4/UDP 传输，也可以基于 IPv6/UDP 传输； 2） 隧道端点之间的数据通过 IP 地址和 UDP 端 进行路由； 3） UDP 头与使用的 IP 版本无关，两者独立。 S1 用户面无线网络层协议功能： 1） 在 S1 接口目标节点中指示数据分组所属的 SAE 接入承载； 2） 移动性过程中尽量减少数据的丢失； 3） 错误处理机制； 4） MBMS 支持功能； 5） 分组丢测机制； 1.5.2 X2 接口图 7 S1 口用户面协议栈 X2 接口是eNB 与eNB 之间的接口。X2 接口的定义采用了与 S1

22、 接口一致的原则， 体现在 X2 接口的用户平面协议结构与控制平面协议结构均与 S1 接口类似。 X2 口用户面： LTE 系统介绍 X2 接口用户平面提供 eNB 之间的用户数据传输功能。X2-UP 的协议栈结构如下图所示，X2-UP 的传输网络层基于 IP 传输，UDP/IP 协议之上采用 GTP-U 来传输eNB 之间的用户面 PDU。 图 8 X2 口用户面协议栈 X2 口控制面： X2 接口控制平面协议栈如下图所示，LTE 系统 X2 接口的定义采用了与 S1 接口一致的原则，其传输网络层控制平面 IP 层的上面也采用了 SCTP，为信令提供可靠的传输。应用层信令协议表示为 X2-A

23、P。 图 9 X2 口控制面协议栈 X2 接口的主要功能有： 移动性管理，包括切换资源的分配、SN Status 的迁移、UE 上下文的释放。 负荷管理，用于 eNB 之间互相传递负荷信息、资源状态。 第 2 章 LTE 信令流程 错误指示，用于指示 eNB 之间在交互过程出现的一些未定义的错误信息。 复位，用于对 eNB 之间的 X2 接口进行复位。 X2 接口建立，用于 eNB 之间互相交换小区信息。 eNB 配置更改，为了 eNB 之间正确交互信息，需要将发生更改的配置信息发送给对方，以达到信息的统一。 eNB 之间通过 X2 Setup 过程，来实现 eNodeB 间的小区信息交互，建

24、立邻接小区关系。在 X2 间交互的信息主要有两大类：与负荷和干扰相关的信息， 与切换相关的信息 与负荷和干扰相关的信息 此类信息主要用于小区间干扰协调中，如用于上行 ICIC 的 HII (高干扰指示)以及 OI(负载指示)，用于下行 ICIC 的 RNTP(相对窄带发射功率)。 与切换相关的信息 基于 X2 口切换的目的是达到快速的切换，所以 X2 口的切换为无缝切换或无损切换。与 S1 口切换相比，协议上优先支持 X2 口切换。 1.6 承载相关概念1.6.1 EPS 承载架构E-UTRANEPCInternetUEPeer EntityerRaS1 Bearerrdio Beareer5

25、/S8 BearSE-RABernal BearExtPS BearerEviceto-end SerEnd-P-GWS-GWeNBRadioS1S5/S8GiLTE 系统介绍 图 10 EPS 承载架构 端到端的服务可以分为 EPS 承载和外部承载，EPS 承载又包括 E-RAB 和 S5、S8 承载，E-RAB 分为无线承载和 S1 口承载。 1.6.2 承载概念由于 EPS 的接入网结构更加扁平化，即由 UMTS 的 RNC 和 NodeB 两个节点简化到只有 eNode B 一个节点，从而在 QoS 的结构上也有所变化。演进系统的 QoS 结构相比 UMTS 进行了简化。同时由于希望更

26、好地实现“永远在线”，在 QoS 中 也引入了默认承载等新概念。 EPS 的 QoS 在核心网主要为将 IPQoS 映射到承载的 QoS 等级指示(QoSClass ldentifier，QCl)上；在接入网主要是将 S1 接口上传输的 QCI 对应到 eNodeB 应执行的 QCI 特征(QCICharacteristics)上。 EPS 承载指为在 UE 和 PDN 之间提供某种特性的 QoS 传输保证，分为默认承载和专用承载。 默认承载：一种满足默认 QoS 的数据和信令的用户承载。默认承载可简单地理解为一种提供尽力而为 IP 连接的承载，随着 PDN 链接的建立而建立，随着 PDN 的

27、链接的拆除而销毁。为用户提供永久在线的 IP 传输服务。 专用承载：专用承载是在 PDN 链接建立的基础上建立的，是为了提供某种特定的QoS 传输需求而建立的（默认承载无法满足的）。一般情况下专用承载的 QoS 比默认承载的 QoS 要求高。 专用承载在 UE 关联了一个 UL 业务流模板( T r a f f i c F l o w T e m p l a t e ， T F T ) ，在 PDN GW 关联了一个 DLTFT，TFT 中包含业务数据流的过滤器，而这些过滤器只能匹配符合某些准则的分组。 GBRNon-GBR 承载：与保证比特速率(Guaranteed Bit Rate，GBR

28、)承载相关的专用网络资源，在承载建立或修改过程中通过例如 eNode B 的接纳控制等功能永久分配给某个承载。这个承载在比特速率上要求能够保证不变。否则，不能保证一个承载的速率不变，则是一个 Non-GBR 承载。 对同一用户同一链接而言，专用承载可以是 GBR 承载，也可以是 Non-GBR 承载。而默认承载只能是 Non-GBR 承载。专用承载和默认承载共享一条 PDN 链接（UE 地址和 PDN 地址），也就是说，专用承载承载一定是在默认承载建立的基础上建立的，二者必须绑定。 一个EPS 承载是UE 和PDN GW 间的一或多个业务数据流(Service Data Flow，SDF)的逻

29、辑聚合。在 EPCE-UTRAN 中，承载级别的 QoS 控制是以 EPS 承载为单位 第 2 章 LTE 信令流程 进行的。即映射到同一个 EPS 承载的业务数据流，将受到同样的分组转发处理(如调度策略、排队管理策略、速率调整策略、RLC 配置等)。如果想对两个 SDF 提供不同的承载级 QoS，则这两个 SDF 需要分别建立不同的 EPS 承载。 在一个 PDN 链接中，只有一个默认承载，但可以有多个专用承载。一般来说，一个用户最多建立 11 个承载。每当 UE 请求一个新的业务时， S-GWPDN GW 将从 PCRF 收到 PCC 规则，其中包括业务所要求的 QoS。如果默认承载不能提

30、供所要求的 QoS 时，则需要另外的承载服务，即建立专用承载以提供服务。 MMES-GW 从 PCEF 收到需要传输的端到端业务的详细内容，并可将具有同样业务级别 (TrafficClass)的端到端业务组合到一起，对这些业务级别产生一个聚合的 QoS 描述(至少包括比特速率)。每个 SAE，承载业务都会给 eNodeB 传送一个相应的 QoS 描述。当一个端到端业务正在启动、终止或修改时，MMEUPE 接收到相关的信息，则更新聚合的 QoS 描述并将它转发给 eNodeB。 LTE 和 MMES-GW 一样，都执行端到端业务 IP 流到 SAE 承载服务的映射。 为了能够区分属于不同 SAE

31、 承载服务的分组，eNodeB 和 MMES-GW 需知道对一个SAE 承载的聚合QoS 描述。eNodeB 使用这个聚合QoS 描述对下行进行调度、对上行进行管辖； MMES-GW 用这个聚合 QoS 描述对上行和下行进行管辖。 在下行方向，eNodeB 根据 SAE 承载业务的聚合 QoS 描述处理 IP 分组。在上行方向， eNodeB 依据承载业务的聚合 QoS 描述管辖每个 IP 分组。 1.6.3 连接概念UE-associated logical S1-connection：UE 相关S1 逻辑连接，对于某个UE-associated logical S1-connection

32、在MME 侧用MME UE S1AP ID 标识，在 eNB 侧用eNB UE S1AP ID 标识，此连接可能在 S1 UE context 建立之前存在。 NAS signalling connection：NAS 信令连接，是 UE 与 MME 之间端到端的连接， NAS 信令连接包括“LTE-Uu”空口的 RRC 连接和 S1 口的 S1 AP 连接。 宏 上呫 守 www .m ECOMHA,COM 第 2 章 LTE 信令流程& 知识点 小区搜索随机接入 开机附着、去附着 UE 发起 Service Request 流程 寻呼流程 TAU 流程 切换流程 专用承载建立流程2.1 小

33、区搜索随机接入2.1.1 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 系统的主要区别是她能够支持不同的系统带宽 （1.420MHZ）。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

34、载在下行共享传输信道（DL-SCH），没有独立的信道。下图为小区搜索流程： 40 LTE 系统介绍 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） 读取 BCH（用于获得其它小区信息） 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） 2.1.2 随机接入图 11 小区搜索流程 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。前者为 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；后者是基站侧通过

35、下行专用信令给 UE 指派非冲突的随机接入前缀。具体流程如下： 基于冲突的随机接入： 1) UE 在 RACH 上发送随机接入前缀； 2) ENb 的 MAC 层产生随机接入响应，并在 DL-SCH 上发送； 3) 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； 4) 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。 第 2 章 LTE 信令流程 基于非冲突的随机接入 图 12 基于竞争的随机接入流程

36、图 12 基于非竞争的随机接入流程 1) 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。 2) UE 在 RACH 上发送指派的随机接入前缀。 3) ENb 的 MAC 层产生随机接入响应，并在 DL-SCH 上发送。 LTE 系统介绍 2.2 开机附着、去附着流程2.2.1 开机附着流程图 13 开机附着流程开机附着流程说明： N0010处在 RRC_IDLE 态的 UE 进行 Attach 过程，发起随机接入过程，即 MSG1 消息； 第 2 章 LTE 信令

37、流程 N0020 eNB 检测到 MSG1 消息后向 UE 发送随机接入响应消息，即 MSG2 消息； N0030 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 消息申请建立 RRC 连接； N0040 eNB 向 UE 发送 RRCConnectionSetup 消息，包含建立 SRB1 信令承载信息和无线资源配置信息； N0050 UE 完 成 SRB1 信 令 承 载 和 无 线 资 源 配 置 ， 向 eNB 发 送 RRCConnectionSetupComplete 消息，包含 NAS 层 Attac

38、h request 信息； N0060 eNB 选择 MME，向 MME 发送 INITIAL UE MESSAGE 消息，包含 NAS 层 Attach request 消息； N0070 MME 向 eNB 发送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息，包含 NAS 层 Attach Accept 消息； N0080 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； N0090 UE 向 eNB 发送 UECap

39、abilityInformation 消息，报告 UE 能力信息； N0100 eNB 向 MME 发送 UE CAPABILITY INFO INDICATION 消息，更新 MME 的 UE 能力信息； N0110 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； N0120 UE 向 eNB 发送 SecurityModeComplete 消息，表示安全激活完成； N0130 eNB 根据 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息中的

40、 ERAB 建立信息，向 UE 发送 RRCConnectionReconfiguration 消息进行 UE 资源重配， 包括重配 SRB1 信令承载信息和无线资源配置，建立 SRB2、DRB（包括默认承载）等； N0140 UE 向 eNB 发送 RRCConnectionReconfigurationComplete 消息，表示无线资源配置完成； N0150 eNB 向 MME 发 送 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 响 应 消息，表明 UE 上下文建立完成； LTE 系统介绍 N0160UE 向 eNB 发送 ULInformationTransfer 消

41、息，包含 NAS 层 Attach Complete、Activate default EPS bearer context accept 消息； N0170eNB 向 MME 发送上行直传 UPLINK NAS TRANSPORT 消息，包含NAS 层 Attach Complete 消息。 2.2.2 去附着流程Idle 状态下关机去附着流程： 图 14 Idle 状态下关机去附着流程 Idle 状态下关机去附着流程说明： N0010处在 RRC_IDLE 态的 UE 进行 Detach 过程，发起随机接入过程，即 MSG1 消息； N0020eNB 检测到 MSG1 消息后，向 UE 发

42、送随机接入响应消息，即 MSG2 消息； N0030UE 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； 第 2 章 LTE 信令流程 N0040 eNB 向 UE 发送 RRCConnectionSetup 消息，包含建立 SRB1 信令承载信息和无线资源配置信息； N0050 UE 完 成 SRB1 承 载 和 无 线 资 源 配 置 ， 向 eNB 发 送RRCConnectionSetupComplete 消息，包含 NAS 层 Detach request 信息，Detach request 消息中包括

43、 Switch off 信息； N0060eNB 选择 MME，向 MME 发送 INITIAL UE MESSAGE 消息，包含 NAS 层 Detach request 消息； N0070 MME 向 eNB 发送 UE CONTEXT RELEASE COMMAND 消息，请求 eNB 释放 UE 上下文信息； N0080 eNB 接收到 UE CONTEXT RELEASE COMMAND 消息，释放 UE 上下文信息，向 MME 发送 UE CONTEXT RELEASE COMPLETE 消息进行响应，并向 UE 发 RRCConnectionRelease 消息，释放 RRC 连

44、接； CONNECTED 态下关机去附着流程： 图 15 CONNECTED 态下关机去附着流程 LTE 系统介绍 CONNECTED 态下关机去附着流程说明： N0010处在 RRC_CONNECTED 态的 UE 进行 Detach 过程，向 eNB 发送 ULInformationTransfer 消息，包含 NAS 层 Detach request 信息； N0020 eNB 向 MME 发送上行直传 UPLINK NAS TRANSPORT 消息，包含NAS 层 Detach request 信息； N0040 eNB 向 UE 发送 DLInformationTransfer 消息

45、，包含 NAS 层 Detach accept 消息；，Detach request 消息中包括 Switch off 信息； N0050 MME 向 eNB 发送 UE CONTEXT RELEASE COMMAND 消息，请求 eNB 释放 UE 上下文信息； N0060 eNB 接收到 UE CONTEXT RELEASE COMMAND 消息，释放 UE 上下文信息，向 UE 发 RRCConnectionRelease 消息，释放 RRC 连接；并向MME 发送 UE CONTEXT RELEASE COMPLETE 消息进行响应。 2.3 Service Request 流程第 2

46、 章 LTE 信令流程图 16 Service Request 流程 Service Request 流程说明： N0010 处在 RRC_IDLE 态的 UE 进行 Service Request 过程，发起随机接入过程，即 MSG1 消息； N0020 eNB 检测到 MSG1 消息后，向 UE 发送随机接入响应消息，即 MSG2 消息； N0030UE 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； N0040 eNB 向 UE 发送 RRCConnectionSetup 消息，包含建立 SRB1 承载信息

47、和无线资源配置信息； N0050 UE 完 成 SRB1 承 载 和 无 线 资 源 配 置 , 向 eNB 发 送 RRCConnectionSetupComplete 消息，包含 NAS 层 Service Request 信息； N0060 eNB 选择 MME，向 MME 发送 INITIAL UE MESSAGE 消息，包含 NAS 层 Service Request 消息； N0070 MME 向 eNB 发送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 消息，请求建立 UE 上下文信息； N0080 eNB 接收到 INITIAL CONTEXT SETUP RE

48、QUEST 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； N0090 UE 向 eNB 发送 UECapabilityInformation 消息，报告 UE 能力信息； N0100 eNB 向 MME 发送 UE CAPABILITY INFO INDICATION 消息，更新 MME 的 UE 能力信息； N0110 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； N0120

49、UE 向 eNB 发送 SecurityModeComplete 消息，表示安全激活完成； N0130 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 信令承载、DRB 业务承载等； N0140 UE 向 eNB 发送 RRCConnectionReconfigurationComplete 消息，表示资源配置完成； LTE 系统介绍 2.4 寻呼流程 N0150eNB 向 MME 发送

50、 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 响应消息，表明 UE 上下文建立完成。 2.4.1 系统信息改变触发的寻呼UEeNBPAGING图 17 系统信息改变触发的寻呼 当 eNB 小区系统信息发生改变， eNB 向 UE 发送 Paging 消息，UE 接收到寻呼消息后在下一个系统信息改变周期接收新的系统信息。 2.4.2 MME 触发的寻呼图 18 MME 触发的寻呼 N0010当 EPC 需要给 UE 发送数据时，则向 eNB 发送 PAGING 消息； N0020eNB 根据 MME 发的寻呼消息中的 TA 列表信息，在属于该 TA 列表的小区发送Paging

51、消息，UE 在自己的寻呼时机接收到eNB 发送的寻呼消息。 第 2 章 LTE 信令流程 2.5 TAU 流程2.5.1 IDLE 态 TAU 过程IDLE 下发起的不设置active标识的正常 TAU 流程 图 19 IDLE 下发起的不设置active标识的正常 TAU 流程 LTE 系统介绍 IDLE 下发起的不设置active标识的正常 TAU 流程说明： N0010处在RRC_IDLE 态的UE 广播中的TAI 不在保存的TAU List 时， 发起随机接入过程，即 MSG1 消息； N0020eNB 检测到 MSG1 消息后，向 UE 发送随机接入响应消息，即 MSG2 消息； N

52、0030UE 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； N0040eNB 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； N0050 UE 完 成 SRB1 承 载 和 无 线 资 源 配 置 ， 向 eNB 发 送 RRCConnectionSetupComplete 消息，包含 NAS 层 TAU request 信息； N0060eNB 选择 MME，向 MME 发送 INITIAL UE MESSAGE 消息，包含 NAS 层 TAU request 消息； N0070MME 向 eNB 发送 Downlink NAS Transport 消息，包含 NAS 层 TAU Accept 消