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LTE基本信令流程-开机附着流程

LTE基本信令流程-开机附着流程
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LTE基本信令流程-开机附着流程

2014-01-13 15:23:21| 分类:LTE | 标签:|举报|字号大中小订阅

1、正常流程:

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。附着流程图如下:

说明:

1) 步骤1~5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,见24.301。

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10~12的说明:如果消息9带了UE Radio Capability IE,则eNB不会发送UECapabilityEnquiry 消息给UE,即没有10~12过程;否则会发送,UE上报无线能力信息后,eNB再发UE Capability Info Indication,给核心网上报UE的无线能力信息。

? 为了减少空口开销,在IDLE下MME会保存UE Radio Capability信息,在INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息会带给eNB,除非UE在执行attach或者"first TAU following GERAN/UTRAN Attach" or "UE radio capability update" TAU过程(也就是这些过程MME不会带UE Radio Capability信息给eNB,并会把本地保存的UE Radio Capability信息删除,eNB会问UE要能力信息,并报给MME。注:"UE radio capability update" TAU is only supported for changes of GERAN and UTRAN radio capabilities in

ECM-IDLE.)。

? 在CONNECTED下,eNB会一直保存UE Radio Capability信息。

? UE的E_UTRAN无线能力信息如果发生改变,需要先detach,再attach。

4) 发起UE上下文释放(即21~25)的条件:

- eNodeB-initiated with cause e.g. O&M Intervention, Unspecified Failure, User Inactivity, Repeated RRC signalling Integrity Check Failure, Release due to UE generated signalling connection release, etc.; or

- MME-initiated with cause e.g. authentication failure, detach, etc.

5) eNB收到msg3以后,DCM给USM配置SRB1,配置完后发送msg4给UE;eNB在发送RRCConnectionReconfiguration前,DCM先给USM配置DRB/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13~15的说明:eNB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eNB发起的初始上下文建立请求,请求eNB建立承载资源,同时带安全上下文,可能带用户无线能力、切换限制列表等参数。UE的安全能力参数是通过attach request 消息带给核心网的,核心网再通过该消息送给eNB。UE的网络能力(安全能力)信息改变的话,需要发起TAU。

2、异常流程:

2.1、RRC连接建立失败:

2.2、核心网拒绝:

1) 如果是ESM过程导致的拒绝(比如默认承载建立失败),才会带PDN CONNECTIVITY REJECT 消息;EMM层拒绝,只有ATTACH REJECT消息。

2) 常见的拒绝原因有:IMSI中的MNC与核心网配置的不一致。

2.3、eNB未等到Initial context setup request消息:

2.4、RRC重配消息丢失或者没收到RRC重配完成消息或者eNB内部配置UE的安全参数等失败

UE开机流程

(2013-07-10 11:26:34)

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标签:

分类:LTE

it

UE 开机后或在漫游中,它的首要任务就是找到网络并和网络取得联系,以获得网络的

服务。因此空闲模式下UE 的行为对于UE 是至关重要的。UE 在空闲模式下的行为可以分

为PLMN 选择/重选,小区的选择/重选和位置更新三种。这三个过程之间关系如图4-2-1。当 UE 开机后,首先应该选择一个PLMN,一般来说,这个PLMN 是用户和运营商签

约时确定的,由运营商指定。当选中了一个PLMN 后,就开始选择属于这个PLMN 的小区,找到一个这样的符合驻留条件的小区后,UE 就驻留在这个小区,并继续监测小区的系统消息广播中的该小区的邻小区,从中选择一个信号最好的小区,驻留下来。接着UE 会发起位置更新过程(Location Update 或者Attach),用以通知网络侧自己的状态,成功后UE 就成

功的驻留在这个小区中了。驻留的作用有4 个:

使 UE 可以接收PLMN 广播的系统信息。

可以在小区内发起随机接入过程。

可以接收网络的寻呼。

可以接收小区广播业务。

当 UE 驻留在小区中,并登记成功后,随着UE 的移动,当前小区和临近小区的信号强

度都在不断变化。UE 就要选择一个最合适的小区,这就是小区重选过程。这个最合适的小区不一定是当前信号最好的小区,举例来说,如果一个UE 处在一个小区的边缘,又在这两个小区间来回走,恰好这两个小区又是属于不同的位置区LA 或路由区RA。这样UE 就要

不停的发起位置更新,既浪费了网络资源,又浪费了UE 的能量。因此在小区中选择哪个小区是有规则的,这个规则会在后面进行详述。

当 UE 重选小区,选择了另外一个小区后,通过读取该小区的系统信息广播,如果UE

发现这个小区属于另外一个位置区LA 或路由区RA,UE 就要发起位置更新过程,以通知网络最新的UE 的位置信息。如果Location Update 或者Attach 不成功,UE 就要进行PLMN 重选。

PLMN 的选择

PLMN 选择和重选的目的是选择一个可用的(能够提供正常业务的)、最好的PLMN。在UE 中会维护一个PLMN 列表,这些列表将PLMN 按照优先级排列,然后从高优先级向下搜索,找到的自然是最高级的可用的PLMN。另外PLMN 选择和重选的模式有两种:自动和手动。自动选择/重选就是UE 按照PLMN 的优先级顺序自动的选择/重选一个PLMN,手动选择/重选就是将当前的所有可用网络呈现给用户,由用户选择一个PLMN。一般情况下都采用自动模式进行PLMN 选择。在 UE 的PLMN 列表中RPLMN(registered PLMN)优先级最高,RPLMN 就是上次UE注册成功的PLMN,在上次注册成功后,UE 将信息保存在了USIM 中。在USIM 中,UE记录了位置区识别号LAI (=MCC+MNC+LAC) 或路由区识别号RAI (=LAI+RAC) ,其中MCC+MNC 就是PLMN。当UE 注册成功后将不会有后续过程,当UE 无法成功注册

RPLMN时,UE 将选择EPLMN(equivalent PLMN)作为下一个注册的目标PLMN。上述注册都无法成功时,在 USIM 卡中,有"HPLMN Selector with Access Technology","User Controlled PLMN Selector with Access Technology" 和"Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology" 三个数据域,在自动模式下,NAS 将根据下列优先级顺序选择最高优先级的PLMN:

HPLMN

USIM 卡中"User Controlled PLMN Selector with Access Technology"包括的PLMN, 按照卡中定义的优先级顺序;

USIM 卡中"Operator Controlled PLMN Selector with Access Technology"包括的PLMN,

按照卡中定义的优先级顺序;

其他的高质量接收信号的 PLMN;

按照信号质量排序的其他 PLMN;

NAS 将选择后的PLMN ID 通知给RRC,请求RRC 搜索该PLMN。如果终端支持多种无线接入技术,NAS 将选择后的无线接入技术和PLMN ID 一起通知给RRC。如果终端中没有USIM,或者用户选择PLMN 手动选择模式,则NAS 请求RRC 搜索所有可用的PLMN。

小区选择

当 PLMN 选定之后,就要进行小区选择,目的是选择属于这个PLMN 中信号最好的小区。首先,如果UE 存有这个PLMN 的一些相关信息,比如频率,扰码等,UE 就会首先使用这些信息进行小区重搜。这样就可以较快的找到网络,因为大多数情况下,UE 都是在同一个地点关机和开机,比如晚上关机,早晨开机等等。这些信息保存在SIM 卡中。

小区选择

RRC 收到NAS 的小区选择请求之后,获取USIM 卡中的Network Parameters 文件。如果该文件中存有小区信息,则RRC 启动存储信息的小区选择过程;如果该文件未包含小区信息或者UE 中无USIM 卡,RRC 将启动初始小区选择过程。

初始小区选择过程

在初始小区选择过程中,UE 不需要任何UTRAN 载波的信息,终端根据自身的能力扫描所有的RF 信道以便找到一个合适的小区。在每个载频上,终端只需要搜索最强的小区,一旦找到合适的小区,小区选择过程也就终止了。在初始小区选择过程中,RRC 要求物理层搜索所有的小区,物理层搜索最强的小区并读取该小区的系统信息,RRC 根据该小区的P-CCPCH RSCP 和系统信息内容

来评估该小区是否是合适的小区。如果该小区不是合适小区,RRC 要求物理层搜索次强小区,以此类推,直到找到合适的小区。

存储信息的小区选择过程

在存储信息的小区选择过程中,终端存有需要搜索的小区信息列表,小区信息包括频率和扰码信息。终端搜索小区列表中的第一个小区,如果搜索到该小区并且该小区是合适的小区,则终端选择该小区,完成小区选择过程。如果该小区不是合适小区,则搜索小区列表中的下一个小区,以此类推。如果列表中的所有小区都不是合适小区,则启动初始小区选择过程。在存储信息的小区选择过程中,RRC 要求物理层搜索指定小区列表中的小区,物理层在给定的频点上搜索该小区,若搜索到该小区则读取系统信息,RRC 根据该小区的P-CCPCH RSCP 和系统信息内容来评估该小区是否是合适的小区。

小区选择评估过程当终端搜索到一个小区并确定了小区的 P-CCPCH 位置后,终端将读取系统信息来判断该小区是否是合适的小区。终端首先寻找主系统信息块(MIB),根据主系统信息块的内容获取其他系统信息块(SIB)的调度信息。如果在SFN mod 32=0 上未发现MIB, 或者小区没有SIB1, SIB3, SIB5, SIB7 的信息,则认为该小区被禁止,不满足合适小区的要求。终

端获取 SIB1 信息,判断SIB1 中的PLMN ID 是否与NAS 选择的PLMN ID 相同,如果不相同,则认为不满足合适小区的要求。判断SIB1 中的LAI 是否属于ForbiddenLA 列表,如果属于,则认为不满足合适小区的要求。在开机时,Forbidden LA 列表为空。

终端获取 SIB3 信息,查看参数“Cell barred”的值是否是“not barred”,如果该值为“barred”, 则认为该小区被禁止,不满足合适小区的要求。终端根据小区选择准则判断是否满足合适小区的要求,小区选择准则为:

Srxlev>0;

Srxlev= Qrxlevmeas-Qrxlevmin-Pcompensation

其中,Srxlev:是指小区选择RX 电平值 (dB);

Qrxlevmeas:是指测量到的接收电平值,该值为测量到的P-CCPCH RSCP(dBm)Qrxlevmin:是指该小区的最小需要的接收电平值,该值在SIB3 中参数“Qrxlevmin”

中指示(dBm);

Pcompensation: max(UE_TXPWR_MAX_RACH – P_MAX, 0) (dB),

UE_TXPWR_MAX_RACH 是指终端在该小区接入RACH 时的最大发送功率,该值在SIB3 中参数“Maximum allowed UL TX Power”中指示;P_MAX 是指终端最大的RF 输出功率。如果该小区满足合适小区要求,则选择该小区,通知非接入层,由非接入层发起注册过程。如果该小区不满足合适小区要求,则要求物理层搜索次强的小区或小区列表中的其他小区。

驻留小区的条件要求符合小区选择S准则

条件1:Srxlev>0。

坛+M7^,d r1j)[ q4}

Srxlev计算公式如下:Srxlev=Qrxlevmeas-Qrxlevmin-Pcompensation;

其中,Qrxlevmeas(测量的当前服务小区接收功率)指P-CCPCH信道的RSCP值;Qrxlevmin为服务小区最小接收功率。该参数从系统广播消息中读出,一般终端读出后需做一定的算术转换;

)e

Pcompensation补偿值,可通过公式计算得到:Pcompensation=max(UE_TXP-WR_MAX _RACH-P_MAX,0);

其中,UE_TXPWR_MAX_RACH(终端在做随机接入时RACH上的最大发送功率)由系统广播消息发送,一般设置为0;P_MAX是终端的最大标称发射功率,与终端功率。

条件2:Squal=Qqualmeas-Qqualmin

也要大于0

Qqualmeas:Measured cell quality value. The quality of the received signal expressed in CPICH Ec/N0,就是测得的EC/NO值;

Qqualmin:Minimum required quality level in the cell,要求的EC/NO值,通过SIB3读取得到

如果满足Srxlev〉0并且Squal〉0,认为该小区满足驻留要求,读取系统消息,进行位置登记。

小区初搜过程

小区初搜过程主要包括下列几个过程:频点排序、搜索DwPTS 的大致位置、找到DwPTS 的精确位置、频偏粗调、确定Midamble 码、频偏精调、寻找SYNC 相位确定P-CCPCH 位置。如果高层已经指定搜索的小区频点,则物理层不需要进行频点排序这一步骤,直接根据给定

的频点进入DwPTS 搜索这一过程。

位置登记

位置登记(更新)过程是由 HLR,MSC/VLR 等实体之间逻辑配合完成。HLR 记录移动用户当前位置信息和所有用户数据;VLR 记录漫游到由该VLR 控制位置区的移动用户的相关用户数据;MSC 处理移动用户的位置登记进程,与移动用户对话并与HLR,VLR 交互信息。位置登记(更新)包括正常位置更新,周期性位置更新,IMSI Attach。这三类更新的触发条件是不同的。IMSI attach 过程一般发生在开机或重新返回信号覆盖区或SIM 卡被重新插入,同时需要满足以下条件:

1) 在 RRC 接收到的NAS 系统消息中,ATT 标志指示需要IMSI Attach 过程;

2) 更新状态是“UPDATED”;

3) 驻留的LAI 与USIM 中保存的LAI 相同;

在其它所有需要做位置更新的情况下,除了因为周期位置更新定时器 T3212 超时,同时MM 更新状态为“UPDATED”时进行周期位置更新外,其它都是进行正常位置更新。

正常位置登记(更新)

引起移动用户发生正常位置更新的条件是:移动设备开机时以及移动用户发生漫游引起位置改变。

(2) 信令流程说明

UE 发送消息 RRC CONNECTION REQUEST,其中“EstablishmentCause”是“Registration”;

UE 在建立和UTRAN 的RRC 连接后,发起“位置更新请求”;

LOCATION UPDATING REQUEST 根据实际更新类型,设为“Normal location updating”

CN 在响应时,如果在“location updating accept”中,分配新的TMSI 号,UE 需要回应一条消息 TMSI reallocation complete;

周期性位置更新

通过周期性位置更新,PLMN 可以保持追踪移动用户当前的状态,特别是保持长时间可以由PLMN 运营商根据具体话务和用户习惯来设定调整。

(1) 周期性位置更新信令流程图

(2) 信令流程说明

周期性位置更新过程用户 UE 定期与网络联系,过程的启动由UE 端的定时器T3212 控制。UE 是否需要使用周期性位置更新以及T3212 的时间值(timeout value)在BCCH 的L3-RRC SYSTEM INFORMATION BLOCK 1消息中广播。T3212 超时将触发周期性位置更新过程;

UE 触发周期性位置更新过程发送消息RRC CONNECTION REQUEST, 其中“Establishment

Cause”是“Registration”,通过周期性位置更新过程,PLMN可以保持追踪移动用户当前的状态,特别是保持长时间没有操作的用户与网络的联系UE 发送消息;

UE 发送初始直传消息location updating request,其中IE location updating type 类型为periodic updating。

IMSI ATTACH

在确保UE 所处的小区的LAC 与关机前相同的前提下,打开UE。

(1) 流程图

【LTE基础知识】典型信令流程之开机附着流程与UE发起的service request流程发布: 2014-7-29 14:51 | 作者: MSCBSC | 来源: 移动通信网| 浏览:3047次

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。

开机附着流程如下图所示:

UE发起的service request流程

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

UE发起的service request流程如下图所示:

LTE UE从开机到完成随机接入

(2011-08-29 12:03:47)

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分类:LTE

标签:

杂谈

一直想写一篇LTE手机(UE)从开机到能上下行通讯的详细过程,好久没原创了,原创一篇。。。UE从开机到能上下行传输,需要完成三步:小区搜索;读取系统信息;注册接入。

由于同步信号带宽的通用性,UE上电开机后在各个频点扫描,开始做小区搜索。

小区搜索使得UE完成LTE系统帧同步、符号同步、载波频偏估计补偿和解析出CELL_ID。

1. 由PSS获得半帧边界,Nid2,符号边界(三路匹配滤波)

2. CP类型盲检测

3. 由SSS获得帧边界,Nid1(可以基于发端的公式做变换降低运算量,也可基于FHT使得运算更低)

4. 各种方法进行频偏估计补偿(最常见的利用CP做MLE FOE,前后相隔一个符号可完成FCO的估计,基于CP的算法参考Moose算法)。

采样率肯定按照最宽带宽配置,不会影响到CellSearch,但LTE由于系统带宽的可灵活配置,真正的系统带宽还需解PBCH才可获知。

由于小区搜索已经获得帧的各种边界,就可以定出PBCH的资源位置。(关于PBCH,其mapping是按照最大天线数的,而系统真实的天线数在其CRC掩码中),解出PBCH中的MIB信息:系统带宽,SFN(高8bit),PHICH相关信息(3bit)。SFN的低2bit通过PBCH 的扰码相位获得。

下一步的关键就是解PDCCH了,解PDCCH需要先搞定PCFICH和PHICH。故先解PCFICH,PCFICH的资源位置只和CELL_ID相关,小区搜索已获得CELL_ID,解出PCFICH获得控制域占用的符号数目。得到控制域的符号数目,再由MIB中的PHICH信息便可知道PHICH 的时频资源,那么PDCCH的时频资源可知也。SI-RNTI为固定值(FFFF还是FFFE来着,记不清了),UE便可用SI-RNTI寻址PDCCH解析出SCH上的SIB(由于SIB的周期性,解SIB也要用到前面MIB中解出的SFN)。

UE解完SIB1和SIB2,便可发起连接请求。SIB中含有PRACH的相关信息,UE便可由此选择随机接入信道的时频资源位置,发起竞争随机接入。Preamble的选择由Msg3的大小和路损的大小抉择。

接着UE等待Msg2,Msg2没有采用HARQ,故会有一个响应窗的长度(SIB信息中获得)来指示UE如果没等到Msg2,便接着发送下次随机接入。UE通过RA-RNTI(与发送Msg1的PRACH时频位置对应)寻址PDCCH解析SCH中的Msg2,Msg2中包含:Msg1的preamble 标识,TA,Msg3的上行资源分配,临时C-RNTI,backoff参数等。

UE按照Msg2中的调度信息发送Msg3,发送RRC连接请求,此时还不包含NAS消息。Msg3支持HARQ,通过Temp-C-TNTI寻址PDCCH可获得重传指示。

eNB和UE通过Msg4完成最终的竞争解决。Msg4与Msg3的内容相对应。竞争成功解决后,临时C-RNTI升级为UE的C-RNTI。Msg4也采用HARQ,但是只有成功解码Msg4的UE 才会上行发送ACK。UE在发送Msg3以后,启动竞争解决定时器,如果定时器到期后仍然没有解到Msg4,则认为竞争失败,此时根据Msg2中的backoff参数确定下次随机接入的时刻。

至此,UE和接入网网络侧之间就完成了传输数据前需要的各种前提条件。

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