4G LTE 接入核心网（EPS Attach）+ 开机搜网

总体时序图（先睹为快）

UE eNB MME SGW PGW HSS

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开机扫频→选最佳小区
PRACH 随机接入（MSG1~4）
RRCConnectionRequest
RRCConnectionSetup
RRCConnectionSetupComplete(含 Attach Request + PDNConnectivityRequest) →
S1-AP: InitialUEMessage(Attach Request) →
Authentication/Security → →
Update Location Request →
Create Session Request → →
Create Session Response ← ←
S1-AP: InitialContextSetupRequest + Attach Accept ←
RRCSecurityModeCommand + RRCConnectionReconfiguration(建立 DRB/默认承载) ←
RRCConnectionReconfigurationComplete →
Attach Complete + Activate default EPS bearer context accept →
S1-AP: UplinkNASTransport(Attach Complete) →
上行用户面可发 IP 包

下面分层介绍：

一、流程总览（LTE Attach 过程）

如果把整个过程分为三个主要阶段，可以这样理解：

小区选择与驻留：UE（手机）开机，在茫茫信号中找到合适的小区驻留下来，这是后续所有通信的基础。

初始附着与默认承载建立：UE向核心网注册身份、建立通信隧道，并获得上网IP地址，这是完成"注网"的核心步骤。

IP通信阶段：获得IP地址后，手机正式"在线"，可以自由收发数据了。

二、详细流程分解

以下将你提供的时序图展开，按"触发条件 -> 关键信令 -> 3GPP规范"的结构进行分层解析。

第一步：开机搜网与小区选择/驻留

触发条件：UE开机或从无覆盖区返回。

关键动作/信令：

小区搜索：UE调谐到频点，通过检测主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)完成符号同步、帧同步，并获取物理小区标识(PCI)。

读取MIB/SIB：UE读取主信息块(MIB)获取系统带宽等基础信息；再读取系统信息块(SIB1/SIB2等)，获取小区选择门限、接入禁止状态等信息。

小区选择：根据SIB1中的信息，判断该小区的PLMN是否是UE想要注册的，并检查小区是否被禁止，以及信号质量是否满足S准则。

3GPP规范：TS 36.304 (UE 空闲模式过程) 和 TS 36.331 (RRC协议)。

第二步：随机接入 & RRC连接建立

触发条件：UE成功驻留后，需要与基站建立信令连接以发起注册请求。

关键信令：

MSG1：Preamble (随机接入前导)

MSG2：Random Access Response (随机接入响应)

MSG3：RRCConnectionRequest (RRC连接请求)

MSG4：RRCConnectionSetup (RRC连接建立)

MSG5：RRCConnectionSetupComplete (RRC连接建立完成，关键点：此消息中封装了NAS层的Attach Request和PDN Connectivity Request信令)

触发条件/目的：建立UE到eNB的信令无线承载(SRB1)，为后续NAS消息交互铺路。

3GPP规范：TS 36.321 (MAC协议) 和 TS 36.331 (RRC协议)。

第三步：核心网附着与默认承载激活

触发条件：eNB收到RRCConnectionSetupComplete后，将其中包含的Attach Request转发给MME。

核心网侧信令交互：

S1-AP: INITIAL UE MESSAGE (eNB -> MME)：携带Attach Request。

Identity/Authentication/Security (MME <-> UE <-> HSS)： MME通过HSS对UE进行身份验证，确保SIM卡合法，并协商加密算法。

Update Location (MME <-> HSS)： MME从HSS获取用户的签约数据（如QoS、APN等）。

Create Session Request/Response (MME <-> SGW <-> PGW)：在SGW和PGW上为用户创建会话上下文，这是核心网侧的承载建立过程。

S1-AP: INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST (MME -> eNB)：关键消息，包含了Attach Accept和激活默认承载的EPS无线承载(E-RAB)配置信息。

3GPP规范：TS 23.401 (LTE网络总体流程) 和 TS 24.301 (NAS协议)。

第四步：RRC重配与完成

触发条件：eNB收到MME的Initial Context Setup Request。

关键信令：

RRCConnectionReconfiguration (eNB -> UE)：携带SecurityModeCommand和Attach Accept等信息。这条消息触发了UE侧的安全模式建立和数据无线承载(DRB，即默认承载）的建立。

RRCConnectionReconfigurationComplete (UE -> eNB)：确认配置完成。

UplinkNASTransport (eNB -> MME)：携带Attach Complete和Activate default EPS bearer context accept，确认UE侧附着和承载激活成功。

3GPP规范：TS 36.331 (RRC协议) 和 TS 24.301 (NAS协议)。

第五步：完成与IP连通

触发条件：UE确认承载建立完成。

结果：

MME收到Attach Complete后，向SGW发送Modify Bearer Request，更新eNB的下行隧道信息。

至此，UE成功获得核心网分配的IP地址，上下行数据通路完全打通。

三、3GPP规范条文与字段位置速查表

在定位问题时，抓包（如使用Wireshark）是核心手段。知道去哪里看关键字段能极大提升效率。

关键事件

核心3GPP规范

信令/消息（抓包过滤参考）

关键字段/IE（在消息中的位置）

初始附着请求

TS 24.301

Attach Request (NAS PDU)

EPS attach type (组合/仅EPS)

UE network capability

Last visited TAI

身份验证

TS 24.301

Authentication Request/Response

RAND, AUTN (网络侧挑战)

RES (UE响应，通常不显示值)

安全模式控制

TS 33.401

Security Mode Command (NAS)

Selected NAS algorithms (如 EEA0, EIA1)

APN与PDN地址请求

TS 24.301

PDN Connectivity Request (NAS)

APN (接入点名称，决定连接哪个网络)

PDN type (IPv4/IPv6/IPv4v6)

默认承载激活

TS 24.301

Activate default EPS bearer context request

EPS QCI (决定业务优先级，如QCI 5用于IMS信令)

Bearer identity

初始上下文建立

TS 36.413

INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST (S1AP)

E-RAB to be Setup List (包含eNB需建立的无线承载参数)

NAS-PDU (包含Attach Accept)

Transport Layer Address (SGW的用户面IP和GTP-U TEID)

RRC重配（建立DRB）

TS 36.331

RRCConnectionReconfiguration

radioResourceConfigDedicated -> drb-ToAddModList (DRB参数)

nas-Container (包含NAS层Attach Accept)

附着完成

TS 24.301

Attach Complete (NAS)

EPS bearer identity

四、现网最常见2个失败案例与定位思路

故障排查往往是入门最实用的技能。结合搜索结果，以下两个典型案例值得关注。

案例一：PDN连接拒绝（APN错误或未签约）

现象：UE能成功注册到4G网络，显示有信号，但无法上网。附着信令流程在Activate default EPS bearer context之后收到网络侧的PDN CONNECTIVITY REJECT。

常见原因-2-8：

missing or unknown APN：终端配置的APN（接入点名称）写错了，或者网络侧不认识该APN。

requested service option not subscribed：UE请求的业务未签约。例如，SIM卡没有开通VoLTE业务，但手机发起的PDN Connectivity Request中携带了"IMS APN"-2-6。

multiple PDN connections for a given APN not allowed：网络不允许对同一个APN建立多个PDN连接。

定位思路：

抓取UU口或S1口信令，查看NAS层消息。

在PDN Connectivity Request中检查APN字段（例如 CMNET, CMWAP, IMS）是否正确。

在MME侧或HSS签约数据中，核对用户是否被允许使用该APN。

案例二：E-RAB建立失败（传输资源不可用）

现象：RRC连接建立成功，但在核心网尝试建立业务承载时失败，网络随即下发DETACH消息踢掉UE。

常见原因-9：

IP路由/S1接口配置错误：eNB（基站）侧路由配置错误，无法将核心网（SGW/MME）的数据包送达指定目标。例如，eNB配置的MME IP地址是备用的或错误的，导致S1链路不通-9。

传输层QoS映射错误：在双模基站中，LTE业务错误地映射到了CDMA的传输通道，导致核心网侧的传输资源类型不匹配（例如期望GTP-U隧道，但协商成了PMIP），最终判决"资源不可用"。

定位思路：

检查eNB告警：查看是否有S1链路中断或传输层告警。

跟踪S1口信令，重点看Initial Context Setup Failure或E-RAB Setup Failure消息，其中的Cause（原因值）字段会给出直接指示（如 transport-resource-unavailable）。

核查数据配置：核实eNB的静态路由表和DSCP映射策略是否正确。