【3GPP】【核心网】【4G】4G手机接入过程，手机附着过程（超详细）

1. 4G手机接入过程，手机附着过程

附着（Attach）：

终端在PLMN中注册，从而建立自己的档案，即终端上下文

进行附着的三种情况：

①终端开机后的附着，初始附着

②终端从覆盖盲区返回到覆盖区

③终端之前没有SIM卡，后来插入SIM卡需要进行附着

附着完成的三个任务：

①终端在PLMN中注册，并驻留到小区

②在MME中建立终端上下文

③为终端建立默认承载

附着的过程：

初始附着流程：

请求附着：

附着请求为Attach Request，是一种NAS信令，由RRC Connection Setup Complete消息来承载（是RRC建立连接的最后一条消息）

获得终端ID：

信令流程：

鉴权：

获得终端相关的鉴权四元组后，MME启动终端鉴权流程；

对于附着过程，鉴权是必须的

NAS：

鉴权成功后，进行NAS加密

接受附着：

MME在确认用户是合法用户后，为用户在eNB中创建相应的终端上下文，并开始建立默认承载

附着消息会在加密完成后，由基站转发给终端

建立默认承载：

Activate Default EPS Bearer Context Request消息，用于建立默认承载

完成附着：

MME收到Attach Complete消息后，表明附着流程结束，默认承载建立完成

1.1 初始附着完整流程

①终端开机接入小区的系统信息，决定开始PLMN注册，进行附着

②、③、④、⑤终端发起竞争性随机接入过程

⑥终端在SRB1上发出初始附着请求

⑦传递到MME

⑧、⑨MME获取终端ID的过程（可选过程）

⑩、⑪终端鉴权过程

⑫、⑬MME启动NAS加密过程

⑭MME接受附着并开始在eNB中建立终端上下文的过程

⑮、⑯eNB启动AS加密过程

⑰、⑱、⑲MME获得终端能力的过程（可选过程）

⑳eNB接受附着，建立SRB2并将默认承载信息发给终端

终端向eNB反馈SRB2和RB已经建立的信息

eNB向MME反馈终端的上下文已经建立的信息

终端向MME反馈附着的已经完成和默认承载已经建立的信息

Step1：处于RRC_IDLE的UE进行Attach过程，首先发起随机接入过程，即Msg1消息；

Step2：eNB检测到Msg1消息后，向UE发送随机接入响应消息，即Msg2消息；

Step3：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RRC Connection Request消息；

Step4：eNB向UE发送RRC Connection Setup消息，包含建立SRB1承载信息和无线资源配置信息；

Step5：UE完成SRB1承载和无线资源配置，向eNB发送RRC Connection Setup Complete消息，包含NAS层Attach Request消息；

Step6：eNB选择MME，向MME发送Initial UE Message消息，包含NAS层Attach Request消息；

Step7：MME向eNB发送Initial Context Setup Request消息，请求建立默认承载，包含NAS层Attach Accept、Activate Default EPS Bearer Context Request消息；

Step8：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UE Capability Enquiry消息，查询UE能力；

Step9：UE向eNB发送UE Capability Information，报告UE的能力信息；

Step10：eNB向MME发送UE Capability Information Indication消息，更新MME的UE能力信息；

Step11：eNB根据Initial Context Setup Request消息中UE支持的安全信息，向UE发送Security Mode Command消息，进行安全激活；

Step12：UE向eNB发送Security Mode Complete消息，表示安全激活完成；

Step13：eNB根据Initial Context Setup Request消息中的ERAB建立信息，向UE发送RRC Connection Reconfiguration消息进行UE资源重配，包括重配SRB1和无线资源配置，建立SRB2、DRB（包括默认承载）等；

Step14：UE向eNB发送RRC Connection Reconfiguration Complete消息，表示资源配置完成；

Step15：eNB向MME发送Initial Context Setup Response响应消息，表明UE上下文建立完成；

Step16：UE向eNB发送UL Information Transfer消息，包含NAS层Attach Complete、Activate Default EPS Bearer Context Accept消息；

Step17：eNB向MME发送上行直传UL NAS Transport消息，包含NAS层Attach Complete、Activate Default EPS Bearer Context Accept消息；

如果 RAN Paging Priority IE 包含在 DOWNLINK NAS TRANSPORT 中，则 NG-RAN node 可以使用它来确定对处于 RRC_INACTIVE 状态的 UE 进行寻呼的优先级。

NAS-PDU IE 中包含一个 AMF – UE 消息，该消息在 NG-RAN node 中直接传输，无需解析。

1.2 进一步理解Attach过程

Step1：在已经建立NAS信令连接基础上，UE通过向MME发送 ATTACH REQUEST 消息来发起attach规程；该消息中包含：IMSI或GUTI、last visited TAI、UE network capbility、PDN IP option、connect type等

Step2：如果UE最新连接的（新）MME与最后一次离开网络时连接的（旧）MME相比已经发生改变，新MME就会向旧MME发送一个ID请求来申请当前UE的IMSI，用于为当前UE重新分配GUTI。

Step3：如果新MME和旧MME都不能识别当前的UE，那么新MME会给UE发送一个ID请求，随后，UE应告诉新MME自己的IMSI。

Step4：如果当前网络中没有UE的安全上下文，那么MME会发起一个鉴权规程，UE和MME相互鉴权之后会在两侧产生相关的安全上下文。（漫游情况下，MME应从HSS获取UE的签约信息等内容）

Step5：鉴权结束后，MME可能发送移动设备标识检查请求到EIR（Equipment Identity Register）（MME的经营可能会检查EIR中的移动设备标识，至少在漫游时，MME应将移动设备标识传给HSS）。

Step6：如果MME中有激活的承载上下文（比如之前连接尝试失败时已经创建了承载），那么MME会发送消息到各个P-GW来删除这些无效的承载上下文。

Step7：由于位置已经变化（MME变化），新MME就发送一个位置更新请求到HSS（指明MME标识、IMSI和ME标识等）。

Step8：新MME向HSS发送位置更新请求后，旧的MME就可以删除其中保存的UE的位置信息以及相应的承载上下文。

Step9：HSS向新MME回送一个位置更新响应，来指明位置更新的状态。若HSS拒绝位置更新，那么MME就拒绝UE的attach请求。

Step10：位置更新完毕后，新MME就可以与PDN-GW之间建立默认承载，建立默认承载后P-GW就为UE创建了PDN地址、EPS承载标识、协议配置选项等，并将相关消息返回给MME，S-GW可以缓存一些来自P-GW的下行数据包。

Step11：MME接受attach及附着完成：MME通过eNB将APN、GUTI、PDN地址、TAI列表等信息反馈给UE，并请求UE建立无线承载；UE完成无线承载建立后向MME返回一个完成消息指明attach完成。