手機開機時發(fā)生的過程

1.1 PLMN選擇流程

手機在E-UTRAN頻段掃描所有載波通道，并在發(fā)現(xiàn)一個或多個PLMN時向NAS報告發(fā)現(xiàn)的滿意質(zhì)量閾值PLMN。導入PLMN ID后，不符合質(zhì)量語句限制的PLMN將與測量值一起升級到NAS層。NAS層選擇PLMN，然后進行社區(qū)選擇。

PLMN由許多小區(qū)組成。小區(qū)由網(wǎng)絡規(guī)劃時分配的主置亂碼標識。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。社區(qū)所屬PLMN的信息包含在系統(tǒng)消息中。終端在打開電源或斷開互聯(lián)網(wǎng)時，首先選擇PLMN，然后搜索該PLMN的社區(qū)。如果該PLMN無法捕獲相應的小區(qū)，請升級PLMN列表以啟動獲取新小區(qū)的流程。

終端維護多個不同類型PLMN的列表，每個PLMN都有多個PLMN。

R RPLMN -已注冊的PLMN (r plmn)是在上次退出或脫機之前在終端上注冊的PLMN。

EPLMN - ePLMN(等效PLMN)是與端子中當前選定的PLMN位于同一位置的PLMN，具有相同的優(yōu)先級。

H HPLMN -擁有的PLMN (h plmn)是最終用戶所屬的PLMN。

Up lmn-up用戶控制的p lmn(lmn)是與usim卡上存儲的PLMN選擇相關的參數(shù)。

O OPLMN -操作員控制的PLMN (o plmn)是與usim卡上存儲的PLMN選擇相關的參數(shù)。

FPLMN -使用禁止訪問的PLMN禁用PLMN(FPLMN)。

APLMN - PLMN(APLMN)是一種PLMN，終端可以找到一個或多個小區(qū)，并讀取PLMN識別信息。

PLMN有自動和手動兩個選項。

(1)自動選擇，當終端通電或網(wǎng)絡斷開時，非接入層功能模塊使用存儲在終端中的PLMN信息首先選擇PLMN，然后命令接入層功能模塊搜索該PLMN。因此，訪問層使用終端中存儲的社區(qū)列表信息來選擇、捕獲或檢索屬于該PLMN的社區(qū)。捕獲成功后，搜索結果將報告到層次結構中，而不是訪問層次結構中。否則，請在非訪問層再次選擇PLMN以再次搜索。

根據(jù)PLMN類型，優(yōu)先級不同，終端在選擇PLMN時按以下順序進行：

r plmn和e plmn

h plmn

up lmn

o plmn

其他PLMN

(2)當終端打開或互聯(lián)網(wǎng)斷開連接時，非接入層功能模塊命令接入層搜索所有PLMN，然后接入層將搜索到的所有PLMN信息報告給非接入層，由用戶手動操作以選擇PLMN。以后的搜索過程是與自動選擇過程相同的小區(qū)選擇和重新選擇。

1.2搜索社區(qū)

單元搜索(Cell Search)用于手機獲取Cell的時間、頻率同步以及Cell的物理層社區(qū)Id。手機收到物理層社區(qū)id和幀同步后，手機可以從BCH讀取系統(tǒng)消息。

社區(qū)搜索過程：

1.主同步信號，手機可以獲得5毫秒的基準時間

2.輔助同步信號、手機可以獲得幀同步和物理層的社區(qū)組

3.下行參考信號(Reference Signal)，手機可以獲取物理層的小區(qū)id

4.手機收到物理層社區(qū)id和幀同步后，手機可以從BCH讀取系統(tǒng)消息，獲取其他小區(qū)信息。

終端首先在不知道小區(qū)信息的情況下搜索區(qū)域，需要經(jīng)歷插槽同步、幀同步、主擾流板捕獲三個階段。這三個階段包括四個下行物理通道：主同步通道(P-SCH)、從同步通道(S-SCH)、主公共頻率通道(P-CPICH)和主公共控制物理通道(P-CPCH)。在每個插槽10ms幀內(nèi)發(fā)送PSCH和SSCH兩次，首先檢測PSCH獲得5ms時鐘，然后檢測SSCH獲得無線幀時鐘、小區(qū)ID組和BCH天線配置信息。具體的小區(qū)ID是通過檢測下行參考信號獲得的。此步驟在獲得幀同步后執(zhí)行。

如果終端已經(jīng)存在頻率、主擾動碼等區(qū)域信息，終端可以使用這些信息來簡化區(qū)域搜索過程，搜索過程仍然需要大致遵循這三個步驟。

1)插槽同步：主要同步通道(P-SCH)、同步通道(S-SCH)、主要公用頻率通道(P-CPICH)、主要公用控制物理通道(P-CPCH)之間的同步首先獲取每個插槽的邊界，然后獲取每個物理通道和時間此步驟通過捕獲基本同步通道來完成。主同步信道不屬于碼信道，不經(jīng)過擴頻和干擾處理。默認同步通道在每個插槽的開頭重復發(fā)送

主同步碼，所有小區(qū)的主同步碼相同，且終端預先知道其碼片序列。捕獲到該主同步碼（PSC）確定各物理信道的時隙邊界。主同步碼的傳送周期是5ms,

2）幀同步：通過捕獲從同步信道來實現(xiàn)的。下行擾碼又分為主擾碼和從擾碼，其中主擾碼有 512個，分為64組，每組8個。因此，在第二步實現(xiàn)物理信道的幀同步的同時，終端可以獲悉該小區(qū)的無線幀中使用的從同步碼字組合，從而可以確定該小區(qū)使用的主擾碼所屬的組別。

３）捕獲主擾碼 ：通過前兩步，終端能夠同步到主公共導頻信道的無線幀。第二步已經(jīng)確定該主擾碼所屬的組號，因此，只需要定位到該主擾碼組，然后從個主擾碼中找到與本小區(qū)匹配的主擾碼，捕獲主擾碼的工作即告結束。然后，就可以用主擾碼解碼主公共控制物理信道，從而解調(diào)出系統(tǒng)下發(fā)的廣播消息，通過讀取BCH獲得小區(qū)的其他系統(tǒng)信息。

在小區(qū)搜索的時候，搜索的次序是同頻小區(qū)、異頻小區(qū)、然后找不同系統(tǒng)之間的小區(qū)。在經(jīng)過前面的小區(qū)搜索過程后，終端仍需判定該小區(qū)的信號質(zhì)量是否達到一定的要求，才能進一步確定是否可以駐留在該小區(qū)。

1.3小區(qū)選擇

小區(qū)選擇分為兩種，初始小區(qū)選擇（Initial Cell Selection ）和存儲信息小區(qū)選擇（Stored Information Cell Selection ）：

初始小區(qū)選擇（Initial Cell Selection ），UE會掃描在E-UTRAN的頻帶內(nèi)所有信道，在每個載頻上手機需要搜索一個最好小區(qū)。

存儲信息小區(qū)選擇（Stored Information Cell Selection ）需要根據(jù)UE通過以前的測量控制信元或者檢測到小區(qū)儲存起來的載頻信息進行選擇，首選檢測手機存儲起來的載頻信息。如果找到合適小區(qū)，就直接選擇該小區(qū)。如果沒有找到合適的小區(qū)，還是要發(fā)起初始小區(qū)選擇的步驟。

小區(qū)選擇的流程：

1. 當手機開機以后，由手機的上層MCP模塊配置DLPHY的測量 。

2. MCP模塊通知DLPHY進行搜索，DLPHY在頻帶內(nèi)掃描所有的射頻信道，在每個載頻上搜索最強信號小區(qū)。

3. DLPHY根據(jù)MCP模塊的測量指示，把測量結果返回到MCP模塊，由MCP模塊選擇一個最強的小區(qū)，通知DLPHY駐留。

4. MCP模塊通知BCP模塊接收新的系統(tǒng)消息，BCP模塊通知RRU調(diào)整頻率，由DLPHY接收系統(tǒng)消息。BCP模塊通知MCP模塊新的系統(tǒng)消息。MCP利用SIB1里面的消息來判斷小區(qū)是否屬于suitable小區(qū)或者是可接受小區(qū)。判斷小區(qū)的順序是：判斷是否屬于預先設定的PLMN，然后判斷是否是禁止小區(qū)，然后利用S準則進行判斷，然后再進行是否是禁止漫游的TA列表。如果中間的判斷過程通不過，則在測量小區(qū)的列表中查看是否有其他小區(qū)，然后同樣執(zhí)行相同的步驟來判斷。如果沒有合適的小區(qū)，則進行Acceptable的判斷，在這個過程中，同樣需要進行小區(qū)選擇標準的判斷。如果找到Acceptable小區(qū)，則通知EMM即可。如果沒有找到以上兩種小區(qū)，則通知EMM，同時重新進行小區(qū)的初選。MCP模塊保存先驗信息，同時啟動對服務小區(qū)的周期性測量。測量列表是包含了一組測量結果，測量結果中包含的有RSRP值和RSRQ值以及小區(qū)的物理ID。

5. MCP模塊通知EMM和RRC小區(qū)選擇的結果。此時小區(qū)選擇基本完成

6. EMM收到小區(qū)的選擇結果以后，判斷選擇的小區(qū)是限制服務，還是正常服務，還是沒有小區(qū)可用。

7. 如果不是，則進入任意小區(qū)選擇狀態(tài)。

8. 進入小區(qū)任意選擇狀態(tài)后，進行測量的順序：同頻，異頻，RAT系統(tǒng)上選擇合適小區(qū)。

1.4隨機接入

隨機接入可分為：基于競爭的初始接入和基于非競爭的初始接入兩種。

隨機接入的觸發(fā)條件：

1. RRC_IDLE初始接入；

2. 無線鏈路斷開時初始接入；

3. 切換時需要隨機接入；

4. RRC_CONNECTED狀態(tài)下收到上行數(shù)據(jù)，需要隨機接入，如上行同步狀態(tài)為“非同步”，即UE主叫時失步；

5. RRC_CONNECTED狀態(tài)下收到下行數(shù)據(jù)，需要隨機接入，即UE被叫時失步。

6. 一般手機從RRC_IDLE初始接入需要競爭的隨機接入。

基于競爭的初始接入（Contention based random access ）的四個步驟

1. 手機在RACH上發(fā)送隨機接入前綴（RA Preamble）

2. E-NB的MAC層產(chǎn)生隨機接入響應（RA Response），并在DL-SCH上發(fā)送

3. 手機的RRC層產(chǎn)生RRC Connection Request（Scheduled Transmision） 并在映射到UL –SCH上的CCC邏輯信道上發(fā)送

4. E-NB的RRC層產(chǎn)生RRC Connection Setup(Contention Resolution)并在映射到DL –SCH上的CCCH or DCCH(FFS)邏輯信道上發(fā)送

使用所有手機都可在任何時間可以使用的隨機接入序列接入，適用于每種觸發(fā)條件。前導范圍以廣播形式告訴手機，當不同手機選擇了同一個前導時，則發(fā)生競爭。

隨機接入的流程大致為以下幾步：

1) 手機先發(fā)起Random Access Preamble消息帶有PreambleID，在MAC層 e-NB Random Access Reponse消息。手機發(fā)起Scheduled Transmission消息后，e-NB回Contention Resolution.

2) RRC根據(jù)廣播中的TTI窗口參數(shù)和RA參數(shù)，把RA指令發(fā)送到PDCP和RLC層，最終發(fā)送隨機接入（RA）指令到MAC層的共享信道模塊，RA指令里包含前導序號，前導傳輸功率，RA-RNTI等。然后又MAC的共享信道模塊后，指示ULPHY使用PRACH和RA-RNTI，前導序列等發(fā)送隨機接入前導到e-NB。這次的隨機接入前導信息即msg1。

3) e-NB收到msg1以后，通過e-NB的mac層調(diào)度，分配Temp-C-RNTI、UL Grant等，組成隨機接入響應的數(shù)據(jù)包，并分配相關的RB資源。同時發(fā)送隨機接入響應的數(shù)據(jù)包，即msg2到UE端。

4) 手機收到msg2以后，由MAC層檢驗隨機前導是否一致，如果一致則把隨機接入成功的消息發(fā)到RRC層。手機把e-NB分配的相關資源告知下層，RLC此時發(fā)送連接請求RRC CONNECTION REQUEST（即msg3），經(jīng)過上行mac和上行phy，發(fā)送到e-NB側。

基于非競爭的初始接入（Non-contention based random access ）的三個步驟

1. E-NB的MAC層通過下行專用信令（DL-SCH）給UE指派非競爭的隨機接入前綴（non-contention Random Access Preamble ），這個前綴不在BCH上廣播的集合中。

2. 手機在RACH上發(fā)送指派的隨機接入前綴。

3. E-NB的MAC層產(chǎn)生隨機接入響應，并在DL-SCH上發(fā)送。

非競爭模式隨機接入是使用在一段時間內(nèi)僅有一個UE使用的序列接入。

由E-NB 通過下行專用信令給UE指派非競爭的隨機接入前綴（non-contention Random Access Preamble ），這個前綴不在BCH上廣播的集合中。

在切換過程中，切換時一般采用非競爭隨機接入。Preamble碼由目標e-NB產(chǎn)生切換命令通過源e-NB發(fā)送給UE RRC Connection Reconfig消息中當rach_ConfigDedicatedPresent=1 里有ra_PreambleIndex=n；ra_Prach_MaskIndex=n這兩個參數(shù)用來指示切換后的隨機接入的PreambileID。也就是說e-NB給UE指示好了要從哪個前導接入，所以就不會是競爭接入了。對于下行數(shù)據(jù)到達的情況，可以通過MAC信令發(fā)送，也可能通過L1/L2控制信道或通過MAC控制PDU。

1.5附著流程

開機附著流程：

手機剛開機時，先進行物理下行同步，搜索測量進行小區(qū)選擇，選擇到一個suitable或者acceptable小區(qū)后，駐留并進行附著過程。附著完成后，默認承載建立成功，手機可獲得PDN address信息。

流程說明如下：

1）步驟1～5會建立RRC連接，步驟6、9會建立S1連接，完成這些過程即標志著NAS signalling connection建立完成。

2）消息7的說明：手機剛開機第一次attach，使用的IMSI，無Identity過程；后續(xù)，如果有有效的GUTI，使用GUTI attach，核心網(wǎng)才會發(fā)起Identity過程（為上下行直傳消息）。

3）消息10~12的說明：如果消息9帶了UE Radio Capability IE，則e-NB不會發(fā)送UECapabilityEnquiry消息給手機，即沒有10~12過程；否則會發(fā)送，UE上報無線能力信息后，e-NB再發(fā)UE Capability Info Indication，給核心網(wǎng)上報UE的無線能力信息。

4）發(fā)起手機上下文釋放（即21～25）的條件：

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）e-NB收到msg3以后，DCM給USM配置SRB1，配置完后發(fā)送msg4給UE；e-NB在發(fā)送RRCConnectionReconfiguration前，DCM先給USM配置DRB/SRB2等信息，配置完后發(fā)送RRCConnectionReconfiguration給UE，收到RRCConnectionReconfigurationComplete后，控制面再通知用戶面資源可用。

6）消息13~15的說明：e-NB發(fā)送完消息13，并不需要等收到消息14，就直接發(fā)送消息15。

7）如果發(fā)起IMSI attach時，手機的IMSI與另外一個手機的IMSI重復，并且其他手機已經(jīng)attach，則核心網(wǎng)會釋放先前的手機。如果IMSI中的MNC與核心網(wǎng)配置的不一致，則核心網(wǎng)會回復attach reject。

8）消息9的說明：該消息為MME向e-NB發(fā)起的初始上下文建立請求，請求e-NB建立承載資源。