UE选择合适的小区进行驻留以后, 就可以发起初始的随机接入过程了。LTE 中随机接入是一个基本的功能， UE只有通过随机接入过程, 与系统的上行同步以后, 才能够被系统调度来进行上行的传输。开机流程如右图：

Attach过程完成UE在网络的注册，完成核心网（EPC）对该UE默认承载的建立
ATTACH功能：
1)向EPC注册EPS业务或non-EPS服务。
2)为UE分配IP，建立UE和PDN GW之间的缺省承载(default bearer)，使得UE的IP连接永远在线( always-on IP connectivity)。
3) 还可激活多个专用承载(dedicated bearers)。
4) Attach过程中产生安全上下文。投入使用后，对NAS信令进行安全保护。

UE开机Attach过程：
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；（MSG3）
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；（MSG4）
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；（对应图中5）
Step6：eNB选择MME，向MME发送Initial UE Message消息，包含NAS层Attach Request消息；(对应图中6)
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；(对应图中9)
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；(对应图中10)
Step9：UE向eNB发送UE Capability Information，报告UE的能力信息；(对应图中11)
Step10：eNB向MME发送UE Capability Information Indication消息，更新MME的UE能力信息；(对应图中12)
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Attach Accept、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；
说明：步骤1~5建立RRC连接，步骤6、9（step6、7）完成S1连接，完成这些标志着NAS signaling connection建立完成。

注：为了减少空口开销，在IDLE下MME会保存UE Radio Capability信息，在INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息会带给eNB，除非UE在执行ATTACH或者"first TAU following GERAN/UTRAN Attach" or “UE radio capability update” TAU过程。（也就是这些过程MME不会带UE Radio Capability信息给eNB，并会把本地保存的UE Radio Capability信息删除，eNB会问UE要能力信息，并报给MME。）

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。(图中1、2)
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。

UE的Attach被拒绝的几种情况：
a) RRC连接建立失败 ；
b) 核心网拒绝 ；
c) eNode B未等到Initial context setup req消息 ；
d) RRC重配消息丢失或者没收到RRC重配完成消息或者eNode B内部配置UE的安全参数等失败。

Detach过程
Detach过程完成UE在网络侧的注销和所有EPS承载的删除；
UE/MME/S-GW/HSS均可发起Detach过程；
若网络侧长时间没有获得UE的信息，则会发起隐式的Detach过程，即核心网将该UE的所有承载释放而不通知UE。

UE发起Detach过程

Step1：处在RRC_CONNECTION状态的UE进行Detach过程，向eNB发送UL NAS Transfer消息，包含NAS层Detach Request信息；
Step2：eNB向MME发送上行直传UL NAS Transport 消息，包含NAS层Detach Request信息；
Step3：MME向S-GW发送Delete Session Request，以删除EPS承载；
Step4：S-GW向MME发送Delete Session Response，以确认EPS承载删除；
Step5：MME向eNB发送下行直传DL NAS Transport消息，包含NAS层Detach Accept信息；
Step6：eNB向UE发送DL Information Transfer消息，包含NAS层Detach Accept信息；
Step7：MME向eNB发送UE Context Release Command消息，请求eNB释放UE上下文；
Step8：eNB接收到UE Context Release Command消息，向UE发送RRC Connection Release消息，释放RRC连接；
Step9：eNB释放UE上下文信息，向MME发送UE Context ReleaseComplete消息进行响应

MME发起Detach过程

MME发起的Detach过程与UE发起的类似，只是Detach Request由MME发起

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