LTE基本信令过程整理.docx

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LTE基本信令过程整理

基本信令过程整理

1文档成因

整理attach及切换涉及到的信令流程，并结合这两个过程count值和failCause分析，以便大家更好的理解attach和切换过程及后续的问题分析

2attach过程

2.1随机接入过程

随机接入的基本功能是A：

获得eNB的上行授权B：

与eNB间的上行时间同步

LTE系统随机接入过程分为竞争随机接入和非竞争随机接入

2.1.1.竞争随机接入信令流程

过程说明

1）MSG1：

UE随机选择Preamble码进行发动，说明总共有64个Preamble码基站在广播消息中将UE可以选择的Preamble集告诉UE。

这条消息承载PRACH信道

2）MSG2：

随机接入响应说明：

MSG2的PDCCH消息CRC消息用RA-RNTI加扰，RN-RNTI由PRACH的时频位置决定。

一条MSG2可以响应多个UE随机接入请求。

MSG2主要包含上行传输定时提前量（TA），MSG3的上行授权，临时C-RNTI等

3）MSG3：

第一次上行调度传输。

UE收到MSG2后，在其分配的上行资源上传输MSG3。

针对不同的应用场景，MSG3包含的内容有所不同：

初始接入：

携带RRC层生成的RRC连接请求，包含UE的S-TMSI或随机数

连接重建：

携带RRC层生成的RRC连接重建请求，包含C-RNTI和PCI

切换：

传输RRC层生成的RRC切换完成（RRC重配置消息）以及UE的C-RNTI

上、下行数据达到：

传输UE的C-RNTI

4）MSG4，竞争解决。

包含三类消息，并且针对不同应用场景有所区分

初始接入或重建

切换或上、下行数据到达

竞争判定

MSG4携带成功解调的MSG3消息的拷贝，UE将接收到的MSG4消息与其自身在MSG3发送的高层标示进行比较，如果两者一致则表示竞争解决

UE在PDCCH上收到MSG4的调度消息则代表竞争解决

调度

MSG4由T-C-RNTI加扰的PDCCH调度

eNB使用C-RNTI加扰PDCCH调度MSG4

C-RNTI

MSG2携带的T-C-RNTI再竞争成功后晋升为C-RNTI

UE之前已分配C-RNTI，UE在MSG3中将其回传给eNB。

竞争解决后，T-C-RNTI被收回，继续使用之前分配的C-RNTI

以上为竞争随机接入的主要过程。

随机接入的常见五种场景都是可以用竞争随机接入过程完成的。

2.1.2非竞争随机接入过程

非竞争随机接入信令过程如下：

1）MSG0：

随机接入指示。

在切换场景下，eNB根据RRC信令告诉UE（RRC重配置）。

在下行数据到达和辅助定位场景下，eNB通过PDCCH通知UE

2）MSG1：

UE根据收到的随机接入指示发送Preamble

3）MSG2：

与竞争随机接入过程一致内容一致，可以响应多个UE的随机接入请求

小结

通过以上可以看出竞争随机接入和非竞争随机接入的主要区别在于Preamble是否是eNB分配，后续的信令过程也有所区别。

广播消息中会将PRACH的根序列和用于竞争随机接入的Preamble消息通知UE，UE会根据广播中的消息进行Preamble的随机选择。

2.1.3随机接入过程涉及到的定时器及参数

Name

Function

start

stop

scale

ra-ResponseWindowSize

Msg1发送后，UE等待Msg2

containstheendofthepreambletransmissionplusthreesubframesand

theUEReceptionofRandomAccessResponseorthelengthexpire

sf2,sf3,sf4,sf5,sf6,sf7,sf8,sf10

这个定时器主要是用于Preamble发送后，UE监听PDCCH等待接收MSG2的时间窗。

在MSG1发送3个子帧后，UE开始监听PDCCH，接收到MSG2后，停止该定时器。

如果定时器超时则UE会重新发送Preamble。

这里还涉及到一个Preamble最大重发次数的参数preambleTransMax，取值范围为（（n3,n4,n5,n6,n7,n8,n10,n20,n50,n100,n200））如果到达Preamble最大发送次数，UE通知上层这次随机接入失败

2.2attach过程

Attch过程的作用是完成UE在核心网的注册，完成核心网在UE侧建立默认承载（non_GBR）

2.2.1attch过程的信令流程

Attch信令流程说明

1）处于RRC_IDLE态的UE进行attch过程，首先发起随机接入过程，即MSG1

2）eNB检测到MSG1消息后，向UE发起随机接入响应消息即MSG2

3）UE收到MSG2后，根据MSG2中的TA和UL授权消息发动RRCConnectionRequest消息

4）eNB向UE发送RRCConnectionSetup消息，包含建立SRB1承载消息和无线资源配置消息

5）UE完成SRB1和无线资源配置，想eNB发送RRCConnectionCompelte消息，包含NAS层的Attachrequest消息

6）eNB选择MME，向MME发送InitialUeMessage消息，包含NSA层的Attachrequest消息

7）MME向eNB发送InitialContextSetupRequest消息，包含建立默认承载，包含NAS层的attachaccept，ActivatedefaultEPSbearcontextrequest消息

8）eNB收到InitialContextSetupRequest消息，如果不包含UE能力消息，则eNB向UE发送UECapabilityEnquiry消息，查询UE能力

9）UE向eNB发送UECapabilityInformation消息，报告UE能力消息

10）UE向MME发送UECapabilityInfoIndication消息，通知MME更新UE能力消息

11）eNB根据InitialContextSetupRequest消息中的UE支持的安全消息，向UE发送SecurityModeCommand消息，进行安全激活

12）UE向eNB发送SecurityModeComplete消息，表示安全激活完成

13）eNB根据InitialContextSetupRequest消息中的ERAB建立消息，向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息进行UE资源重配，包含重配SRB1和无线资源配置，建立SRB2和DRB（defaultEPS）等

14）UE向eNB发送RRCConnectionReconfigurationComplete消息，表示资源配置完成

15）eNB向MME发送InitialContextSetupResponse消息，表示UE上下文建立完成

16）UE向eNB发送ULInformationTransport消息，包含NAS层的AttachComplete，ActivatedefaultEPSbearerContextAccept消息

17）eNB透传ULInformationTransport消息到MME

2.2.2attach过程中涉及到的定时器

Name

start

stop

scale

ra-ResponseWindowSize

containstheendofthepreambletransmissionplusthreesubframesand

theUEReceptionofRandomAccessResponseorthelengthexpire

sf2,sf3,sf4,sf5,sf6,sf7,sf8,sf10

T300

TransmissionofRRCConnectionRequestinUE

ReceptionofRRCConnectionSetuporRRCConnectionRejectmessageinUE

ms100,ms200,ms300,ms400,ms600,ms1000,ms1500,ms2000

T_waitUERespMSG4

TransmissionofRRCConnectionSetupineNB

ReceptionofRRCConnectionCompeleteineNB

这几个定时器应该都是eNB内部定义的。

初始建立eRAB时，Ue能力，安全激活，重配置下发给UE后，如果Ue在一定时间内未回复则认为是空口超时导致UEContext建立失败

T_waitforMMEResp

TransmissionofInitialUEMessageineNB

ReceptionofINITIALCONTEXTSETUPREQUESTineNB

T_waitforUERespSM

TransmissionofSecuritymodecommandineNB

ReceptionofSecurityModeCompleteorSecurityModeFailureineNB

T_waitforUERespeCE

TransmissionofUECapabilityEnquiryineNB

ReceptionofUECapabilityinformationineNB

T_waitforUERespeRRCReconf

TransmissionofRRCConnectionReconfigineNB

ReceptionofRRCConnectionReconfigurationCompleteineNB

Attach过程还涉及两个参数，一个是Preamble最大发送次数，上文已经详细说明。

还有一个参数是RRCConnectionRequest最大发送次数N300。

2.2.3attach过程涉及到的KPI

Attach过程涉及两个KPI指标RRC建立成功率和UE上下文建立成功率

RRC建立成功率

ALUKPI指标统计（Count）

KPI指标计算（Calculate）

KPI分析涉及的统计（FailCause）

进一步分析

VS_RRC_cnx_succ

VS_RRC_cnx_succ_rate=VS_RRC_cnx_succ/VS_RRC_cnx_req

VS_RRC_cnx_fail_CAC

结合"VS_UE_RRC_connected_max"确认是否是由于接入用户数受限引起的RRCreject

VS_RRC_cnx_fail_InterventionOAM

VS_RRC_cnx_req

VS_RRC_cnx_fail_OverloadFailure

VS_RRC_cnx_fail_S1FaultExternalFail

查看基站是否存在S1告警

VS_RRC_cnx_fail_TimeoutUE

结合“VS_RACH_ContentionResolution”确认基站是否正确发送Msg4定位具体的原因

KPI统计对应信令说明

VS_RRC_cnx_req统计的信令点对应的是RRCConnectionRequest

VS_RRC_cnx_succ统计的信令点对应的是RRCConnectionComplete

UE上下文建立成功率

ALUKPI指标统计（Count）

KPI指标计算（Calculate）

KPI分析涉及的统计（FailCause）

VS_UE_ctxt_setup_succ

VS_UE_ctxt_setup_succ_rate=VS_UE_ctxt_setup_succ/VS_UE_ctxt_setup_req

VS_UE_ctxt_setup_fail_CAC

VS_UE_ctxt_setup_fail_ERABCtxtAllocation

VS_UE_ctxt_setup_fail_InternalFail

VS_UE_ctxt_setup_fail_SecurityActivationFailure

VS_UE_ctxt_setup_req

VS_UE_ctxt_setup_fail_SecurityAlgoNotCompatible

VS_UE_ctxt_setup_fail_TimeoutUE

VS_UE_ctxt_setup_fail_integrity

VS_UE_ctxt_setup_fail_reestab

KPI统计对应的信令说明：

VS_UE_ctxt_setup_req统计对应的信令点为InitialContextSetupRequest

VS_UE_ctxt_setup_succ统计对应的信令点为InitialContextSetupResponse

3切换过程

LTE系统内切换分为eNB内小区间切换，eNB间的小区间切换（S1接口或X2接口切换）这三部分切换对应的信令流程有所不同。

3.1小区间eNB内的切换流程

该过程发生在UE在eNB内的小区间的移动的场景

3.1.1eNB内的切换信令流程

3.1.2eNB内的切换对应的KPI统计

ALUKPI指标统计（Count）

KPI指标计算（Calculate）

FailCause

VS_HO_IrC_eNB_succ_src

VS_HO_IrC_eNB_succ_prep_src_rate=VS_HO_IrC_eNB_succ_prep_src/VS_HO_IrC_eNB_req_src

VS_HO_IrC_eNB_fail_prep_CAC_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_succ_prep_src

VS_HO_IrC_eNB_succ_src_rate=VS_HO_IrC_eNB_succ_src/VS_HO_IrC_eNB_req_src

VS_HO_IrC_eNB_fail_prep_OverloadFailure_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_req_src

VS_HO_IrC_eNB_abort_src_rate=VS_HO_IrC_eNB_abort_sum_src/VS_HO_IrC_eNB_succ_src

VS_HO_IrC_eNB_fail_InternalFail_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_abort_sum_src

VS_HO_IrC_eNB_fail_exec_ReestabOnOther_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_fail_exec_ReestabOnSrc_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_succ_tgt

VS_HO_IrC_eNB_succ_tgt_rate=VS_HO_IrC_eNB_succ_tgt/VS_HO_IrC_eNB_req_tgt

VS_HO_IrC_eNB_fail_exec_ReestabOnTgt_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_req_tgt

VS_HO_IrC_eNB_fail_exec_TimeoutUE_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_fail_exec_Intergity_tgt_OD

VS_HO_IrC_eNB_abort_EventA1_src_OD

VS_HO_IrC_eNB_abort_S1APResetOrUECtxtRelcmd_src_OD

3.2eNB间的X2接口切换过程

eNB间的小区间切换源站和目标站之间X2连接正常时采用X2接口完成切换过程

3.2.1X2接口切换流程

X2接口切换过程说明

1）源eNB通过消息RRCConnectionReconfiguration携带的信元measConfig向UE发送测量控制消息。

2）UE根据源eNB发来的测量控制消息进行测量，满足条件后上报测量结果。

3）a.源eNB收到UE发送的测量报告消息，并根据测量报告消息内容，判决其满足切换准则基站进行切换判决选定目标小区

b.源eNB向目标eNBGW发送切换请求消息HANDOVERREQUSER，消息中携带UE在源eNB的上下文信息,UE的历史信息等

4）目标eNB对用户进行目标小区资源准入判断，准入成功后为该UE在新小区申请空口资源。

目标小区进行准入判断

5）a.目标eNB回复应答消息HANDOVERREQUESTACKNOWLEDGE到源站；切换准备成功

6）源eNB通过消息RRCConnectionReconfiguration携带的信元mobilityControlInfo向UE发送切换命令。

UE根据目标小区的相关信息执行切换命令

源eNB向目标eNB发送eNB状态转移消息，用于把每个具有PDCP-SN和HFN状态保留功能的E-RAB的上行PDCP-SN和HFN接收状态以及下行PDCP-SN和HFN发射状态从源eNB站转移到目标eNB；

7）UE完成上行同步即上行随机接入过程

8）UE向目标eNB发送切换成功确认消息RRCConnectionReconfigurationComplete。

9）目标eNB向源eNB发送UECONTEXTRELEASE；

10）源eNB释放UE相关资源。

补充说明：

PATHSWITCHREQUEST的作用是请求切换下行GTP隧道到新的GTP隧道节点

3.3eNB间S1接口切换

源站和目标站之间的正常情况下应该触发X2接口切换，当无法触发X2切换时才会触发S1切换。

S1接口切换触发的情况有仅有如下两种

1）没有X2关系，或者X2出现阻塞或者故障

2）ENB间为跨MME

其他补充说明：

在3GPPTS23.401中提到采用S1接口的原因有a.X2连接不可用b.在一次X2切换失败后，目标站给源站发送了一个错误指示c.源站学习动态消息

3.3.1S1接口切换流程

切换流程如下：

切换过程说明

1）源eNB决定通过S1接口触发切换过程。

包含测量配置，测量报告上报，和切换判决这几个过程X2接口切换过程相同

2）源eNB向源MME发送切换请求消息HANDOVERREQUIRED，消息中携带MMEUEcontext，UEhistory消息。

还包括“（DirectForwardingPathAvailability,SourcetoTargettransparentcontainer,targeteNodeBIdentity,CSGID,CSGaccessmode,targetTAI,S1APCause）”等消息

3）源MME选择目标MME发送ForwardRelocationRequest消息。

MME根据targetTAI选择合适的目标MME。

ForwardRelocationRequest消息主要包含的内容有（MMEUEcontext,SourcetoTargettransparentcontainer,RANCause,targeteNodeBIdentity,CSGID,CSGMembershipIndication,targetTAI,MSInfoChangeReportingAction（ifavailable）,CSGInformationReportingAction（ifavailable）,UETimeZone,DirectForwardingFlag））

4）如果SGW需要重定位（relocation），则目标MME向目标SGW发送CreateSessionRequest消息包含建立EPS承载包含PDN地址，PDN连接上行链路的TEIDs

4a.目标SGW发送CreateSessionResponse消息到目标MME。

包含分配好S_GW地址和上行TEID后，

5）目标MME向目标eNB发送HandoverRequest消息，该消息包含在目标eNB创建UE上下文，包含承载信息、安全上下文等参数，每个EPS承载对应的SGW地址和TEID。

5a.当目标eNB对UE进行判决，分配好相应资源后，目标eNB向MME发送一条切换请求确认消息。

6）如果indirectforwardingapplies并且目标S_GW重定位，目标MME发送包含转发参数的CreateIndirectDataForwardingTunnelRequest消息，消息中包含目标eNB地址和转发TEID

6a.目标SGW发送CreateIndirectDataForwardingTunnelResponse消息到目标MME，消息包含目标SGW的地址和数据转发TEID

这部内容的作用是建立PDCP数据倒换的路径

7）如果MME重定向，目标MME向源MME发送ForwardRelocationResponse消息。

主要包含（Cause,TargettoSourcetransparentcontainer,ServingGWchangeindication,EPSBearerSetupList,AddressesandTEIDs），对于间接转发包含SGW地址和TEID，ServingGWchangeindication指示被选择的新S_GW

8）如果采用间接转发，源MME向源S-GW发送CreateIndirectDataForwardingTunnelRequest（地址和转发的TEID）消息

8a.源S-GW发送CreateIndirectDataForwardingTunnelResponse（S_GW地址和转发TEID）

9）MME向源eNB发送HANDOVERCOMMAND消息

9a.源eNB通过消息RRCConnectionReconfiguration携带的信元mobilityControlInfo向UE发送切换命令。

UE根据目标小区的相关信息执行切换命令

10）eNB向源MME发送eNodeBStatusTransfer消息，用于把每个具有PDCP-SN和HFN状态保留功能的E-RAB的上行PDCP-SN和HFN接收状态以及下行PDCP-SN和HFN发射状态

a.源MME发动ForwardAccessContextNotification消息到目标MME

b.目标MME发送ForwardAccessContextAcknowledge消息到源MME

c.目标MME发送eNodeBStatusTransfer消息到目标eNB。

步骤10完成了源eNB到目标eNB的eNB状态转发消息为数据倒换做好了准备

11）a.源eNB向目标eNB完成数据倒换