手机modem开发（9）---LTE注网总体流程

一、注网流程

1. 开机驻留

UE开机后在SIM卡初始化还未完成前，会先尝试获取限制服务。获取限制服务后可以支持拨打紧急电话

2. 初始化SIM卡

从AP侧可以看到SIM卡READ的状态。从modem侧，过滤NAS消息，当SIM卡初始化完成后会发出CM_SIM_AVAILABLE_CNF消息。

3. 选择PLMN

选择PLMN的时候会从SIM卡中读取，及配置文件中读取已有的PLMN信息，如RPLMN(上次驻留的PLMN),HPLMN(SIM卡中的HPLMN),EHPLMN(等价的HPLMN，可以在NV65602中配置)等,device_config配置。

4. 选择小区

会先搜索小区，然后选择(S准则)合适小区，最后驻扎在小区上。

PSS/SSS同步，实现UE对小区的识别和下行同步
SIB/MIB消息的解读
小区选择（S准则）
小区驻扎

5. 注册

-随机接入

-Attach请求

-鉴权

-加密

-激活EPS承载

-Attach完成

-位置更新

-获取服务注网成功

6.连接及重配置、数据传输流程、测量切换流程

连接过程：
UE 发起业务时，更新TA，寻呼响应

重配置过程:
网络端下发重配置请求，UE完成后反馈重配置请求完成。主要是参数配置，切换执行等操作。

数据传输流程：

上行数据过程：
UE发送调度请求
eNB对UE 进行UL资源赋予
UE发送BSR(缓存状态)
eNB对UE 进行UL资源赋予
UE发送数据

测量切换流程：
UE接收测量请求
UE发送测量报告
网络端进行判断，如果需要进行切换发送切换请求给UE。

关于协议学习总结
1.先大概摸清整体分析流程。
2.再把各个注网各阶段遇到的问题总结进去，像扫频阶段，搜网前读取配置文件，选择PLMN阶段，attch阶段，等遇到的问题。

这样后续能快速定位问题是处于哪个阶段，然后在这个阶段继续深入分析。像一些别的可以单独形成独立模块文档，如各个网络的信号分析，测量分析，射频资源占用等。

二例子：

LTE入网流程分析，从开机上电搜网到注册到网络的过程
1.插卡开机上电

2.小区选择过程
1.搜索NAS请求的PLMN
2.扫描E-UTRA频带中的所有RF信道以找到PLMN（UE可以通过使用存储在采集数据库中的信息来优化该搜索）
3.搜索最强的小区并读取系统信息以确定PLMN
4.确认小区选择标准都满足于小区(S准则)
5.驻扎在选择的小区上

2.1 PLMN选择
选择PLMN的时候会从SIM卡中读取，及配置文件中读取已有的PLMN信息，如RPLMN(上次驻留的PLMN),HPLMN(SIM卡中的HPLMN),EHPLMN(等价的HPLMN，可以在NV65602中配置)等,device_config配置。
// NAS reads PLMN information from SIM
21:18:51.828 reg_sim.c 1836 H CS RPLMN(1-1)
21:18:51.829 reg_sim.c 1576 H HPLMN(001-001)
21:18:51.829 reg_sim.c 2406 H Forbidden PLMN list (length = 4)
21:18:51.829 reg_sim.c 2410 H # MCC-MNC
21:18:51.829 reg_sim.c 2423 H 0 310-017
21:18:51.830 reg_sim.c 2031 H RPLMN RAT Search Order (UMTS-GSM)

2.2 扫频
使用频率扫描，UE选择用于驻留的频率/ EARFCN。
有两种类型的频率扫描：
1. System scan, also known as List Frequency scan (similar to Acq DB scan)
上层应提供EARFCN列表，请求带宽和双工模式到L1
2.Band scan, also known as Full Frequency scan
上层应提供频带索引和L1允许的带宽集

Log Analysis – System Scan
//Automatic service Request
11458 76:00:16:20.595reg_state.c1171HCM_SERVICE_REQ –AUTOMATIC
11491 89:00:16:20.600emm_reg_handler.c475HEMM: Received MMR_REG_REQ
//NAS sends service request to AS
11494 81:00:16:20.600emm_rrc_if.c310HEMM: Sent LTE_RRC_SERVICE_REQ
//RRC sends LTE_CPHY_START_REQ to ML1
11537 81:00:16:20.603lte_ml1_mgr_stm.c6923MLTE_CPHY_START_REQ
//LTE AS is initialized
11675 97:00:16:20.620lte_ml1_mgr_cphy_cnf_handlers.c976MLTE_CPHY_START_CNF
Status: 0
11680 89:00:16:20.620lte_ml1_mgr_stm.c12645LL1M: INACTIVE STATE ENTER
//ML1 initiates System Scan request
11704 153:00:16:20.620lte_ml1_sm_main.c1118HSM: Sys Scan Req module 1 num_sys 1
min_sys 0 early_abort 0 sys[0] band 13 earfcn 5230 bw 50
//RF tune request
11705 113:00:16:20.620lte_ml1_sm_main.c641HSM: RX cfg req freq 5230 BW 50 cell_id
65535

Log Analysis – Band Scan
//Acquisition database search (System Scan) is exhausted. No system found
11497 89:00:47:21.166lte_rrc_csp.c3603HCSP: All entries tried in acq list
11498 81:00:47:21.166lte_rrc_csp.c9373HCSP: Exhausted acquisition list

//Initiate Band Scan
11506 89:00:47:21.166lte_rrc_csp.c2191XCSP: Sending 1 bands in band scan
11507 81:00:47:21.166lte_rrc_csp.c2210XCSP: Sent Band Scan Request
11520 105:00:47:21.175rtr8600_lte.c866HRF LTE RX is tuned to band 13 and frequency 5230

2.3 小区搜索
LTE小区搜索实际上就是PSS ( Primary Synchronization Signal ) / SSS ( Secondary Synchronization Signal)同步，实现UE对小区的识别和下行同步。

//搜索可用网络
17:33:26.156 reg_state.c 06955 ds1=REG= CM_NETWORK_LIST_REQ

解系统消息
// 设置BCH-PCCPCH来读取SIB
21:18:52.010 rrcsibproc.c 7392 H RRC_GET_SPECIFIC_SIBS_REQ cmd received
21:18:52.012 rrcllc.c 4749 H Sending CPHY_SETUP_REQ to L1 (PCCPCH)
21:18:52.063 rrcllc.c 24825 H Rcvd RRC_CPHY_SETUP_CNF from L1: 1
21:18:52.747 rrcsibproc.c 6503 H Sending GET_SPECIFIC_SIBS_CNF cmd

通过获取PSS / SSS / MIB，UE可以获得参考信号（RS）、位置（基于小区ID），并读取到DLSCH中的所有预定SIB

2.4 小区选择
// 评估小区选择标准（S标准）WCDMA/L1过滤
21:18:52.750 l1mcmd.c 1223 H Received CELL_SELECTION_REQ
21:18:52.753 srchbch.c 1425 H 2*ecio=-5 2*squal=43 srxlv=18
21:18:52.753 rrcllc.c 27319 H Rcv’d RRC_CPHY_CELL_SELECTION_CNF
21:18:52.753 srchbch.c 1300 H CELL_SEL_CNF 2*sq 43,rxlv 18
21:18:52.753 srchbch.c 1469 H Cell Selection Succeed

2.5 小区驻扎
// RRC小区选择过程声明驻扎成功
21:18:52.804 rrccsp.c 10034 H Camped on suitable cellID 0

3.注册过程

3.1 随机接入
RRC连接要建立，就要进行上行同步，也就是随机接入，随机接入过程参考协议3GPP TS 36.300 10.1.5 Random Access Procedure。

随机接入分为竞争和非竞争两种：
1）基于竞争的随机接入的场景有： ①从RRC_IDLE状态接入②无线链路失败发起的接入③UE处于RRC_CONNECTED时有上行数据要发送；

2）基于非竞争的随机接入场景有： ①切换过程的随机接入②UE处于RRC_CONNECTED时有下行数据到达

关于随机接入更详细的介绍可以参考此文章
3.2 RRC连接建立成功

3.3 RRC连接建立后发起Attach请求进行注册
可以通过过滤OTA消息，清楚的看到注册的信令流程

以下日志是NAS层的日志
17:33:53.904 msg_lib_encode_emm.c 01273 ds1Encoding Attach request
17:33:53.904 msg_lib_encode_esm.c 00550 ds1MSG_LIB: completed encoding PDN_CONNECTIVITY_REQ
//发起attach请求，attach msg中包含有PDN的信息，同时会激活PDN

17:33:54.302 emm_security.c 01057 ds1=EMM= Received AUTHENTICATION REQUEST message
//收到网络侧的鉴权请求

17:33:54.635 emm_security.c 01476 ds1=EMM= Sending AUTHENTICATION RESPONSE message
//鉴权完成

17:33:55.003 emm_esm_handler.c 00616 ds1=EMM= Sending ATTACH_COMPLETE
//注册完成

17:33:55.006 emm_reg_handler.c 02911 ds1=EMM= sent MMR_REG_CNF
17:33:55.010 reg_state.c 07938 ds1=REG= CS_PS_SERVICE on HPLMN(460-0)
//获取到CS PS的服务

17:33:55.010 reg_send.c 00649 ds1=REG= CM_SERVICE_CNF
//注网流程完成