LTE信令流程

附着

注意附着和随机接入的区别：

随机接入：实现终端和基站之间的上行同步，涉及物理层（主要），AS层、NAS层
附着：手机连入核心网并在网络注册，涉及NAS层；附着过程前必须先随机接入

当UE完成小区驻留后，发起初始附着流程。

整个附着流程包括控制面连接建立、公共流程、用户面连接建立3个过程

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1. 控制面连接建立

控制面连接建立包括空口的RRC连接建立和S1接口的信令连接建立两部分，且必须在完成RRC连接建立之后，才能发起S1信令连接的建立。

1.1 RRC连接建立

RRC连接是UE和eNodeB之间通过RRC协议建立起来的一条逻辑上的连接，用于承载RRC和高优先级的NAS层信令。RRC连接由UE发起，eNodeB释放，每个UE只能有一条RRC连接。

信令无线承载SRB：只用于传输RRC和NAS消息的无线承载

SRB0：使用公共控制信道CCCH，承载RRC消息，这些信息在SIB2中配置
SRB1：使用专用控制信道DCCH承载RRC信令和SRB2建立之前的NAS信令，在RLC层采用确认模式（AM）
SRB2：使用专用控制信道DCCH承载NAS信令

RRC连接建立过程：

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UE在CCCH信道通过SRB0发送携带具体建立原因的RRC Connection Request消息给eNodeB，并启动T300定时器
eNodeB收到RRC Connection Request消息后，根据RRM（无线资源管理）算法对UE准入控制，若允许，则在CCCH信道向UE回复 RRC Connection Setup消息，消息中携带SRB1资源配置的详细信息，包括默认物理信道配置、默认MAC层配置、CCCH配置等。若T300定时器超时，UE未收到回复，RRC连接失败
UE收到RRC Connection Setup消息后，发送携带 NAS消息的 RRC Connection Setup Complete 消息给eNodeB，eNodeB收到后，RRC连接建立完成

1.2 S1信令连接建立

RRC连接建立之后，eNodeB收到 RRC Connection Setup Complete 消息（承载第一条上行NAS消息），eNodeB应该激活NAS传输进程，将此第一条UL NAS消息用 Initial UE Message 消息向MME发送，触发S1信令连接建立。

具体流程如图：

在这里插入图片描述

Initial UE Message 消息主要携带两个 NAS消息：

EPS移动性管理（EMM）
EPS会话管理（ESM）

2. 公共流程

公共流程包括鉴权加密以及UE能力查询。

2.1 鉴权加密

当MME收到UE初始消息之后，通过跟其他EPC设备的交互，启动鉴权以及NAS层的加密流程。核心网和UE通过4条NAS直传消息来完成鉴权和NAS安全配置流程。

鉴权加密总体流程：

MME发起鉴权请求（Authentication Request，AUTH REQ）消息，携带鉴权相关消息随机数（Random Number，RAND）和认证字（Authentication Token，AUTH）
UE收到AUTH REQ消息之后回复鉴权相应（Authentication Response，AUTH RES）消息，消息中携带RES参数
MME收到AUTH RES后，触发安全模式流程，否则返回鉴权拒绝（Authentication Reject，AUTH REJ）消息
UE收到安全模式命令（Security Mode Command，SMC）消息后，进行如下操作：
- 根据SMC中的Select NAS security algorithms信元计算出KnasEnc和Knaslnt密钥
- 校验信元UE security capabilities 和密钥集标识（Key Set Identifier，KSI）是否合法。如果合法，给MME回复SECURITY MODE COMPLETE消息，否则返回SECURITY MODE REJECT消息

2.2 UE能力查询

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UE能力查询流程为：

UE的无线接入网能力被改变时，UE将请求高层触发必要的NAS信令流程，通过新的RRC连接更新UE的无线接入能力
当E-UTRAN需要额外的UE的无线接入能力时，E-UTRAN向RRC_CONNECTION状态下的UE发送 UE Capability Enquiry消息触发能力查询流程
UE收到 E-UTRAN 发送的 UE Capability Enquiry 消息后，通过 UE Capability Informatica消息上报其能力给E-UTRAN，包括无线接入能力和支持的特性
E-UTRAN收到UE上报的能力信息之后，通过其控制的相关UE的S1逻辑连接，发送 UE Capability Informatica Indication 消息给相关的MME，MME用新的UE的无线接入能力覆盖已有的UE无线接入能力

3. 用户面连接建立

对于无线侧来说，用户面连接指的是E-RAB承载，E-RAB承载的建立包括 S1接口的S1承载的建立和空口的无线承载的建立。

3.1 S1承载的建立

S1承载的建立通过 Initial Context Setup Request 和 Initial Context Setup Response 两条初始上下文建立信令建立起来的。

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S1承载的建立流程如下：

核心网MME会向eNodeB发送 Initial Context Setup Request 消息，其中携带了SGW IP和SGW分配的上行GTP隧道ID（TEID），由此打通了上行承载通道；此外，此消息还携带本次承载的QoS信息（E-RAB ID、QCI、AMBR），要求eNodeB 在无线侧给用户分配承载资源
eNodeB收到 Initial Context Setup Request 消息后，根据RRM算法以及安全相关算法，为UE分配接入层资源，并通过Uu口相关流程完成UE配置
eNodeB收到UE的配置响应消息之后，通过 Initial Context Setup Response 消息向MME回复配置结果，其中携带了 eNodeB IP和 eNodeB 分配的下行GTP ID。S1承载的上下行通道都打通了，初始附着中建立的S1承载属于UE的默认承载。

3.2 无线承载的建立

当要求建立、更改、释放无线承载，或执行切换，或建立、更改、释放测量配置时，都使用RRC连接重配置过程来修改RRC连接。

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无线承载建立流程如下：

eNodeB发送RRC Connection Reconfiguration 消息给UE，要求UE对无线资源进行重配
UE收到RRC Connection Reconfiguration 消息后，查看消息里是否携带移动控制信息。如果没有携带移动控制信息，且UE能够满足消息中的无线资源配置要求，则按照要求重配
如果RRC Connection Reconfiguration 消息中携带有移动控制信息，认为是切换的无线资源重配命令，UE将进行切换操作
UE完成重配置任务之后，向eNodeB回复RRC Connection Reconfiguration Complete消息，本次RRC连接重配结束