• 在Rel-13版本中，NB-IOT系统不支持切换和载波聚合，也不支持UE上报测量的定位， NB-IOT系统中需要使用随机接入过l程的场景
• Rel-13版本中，全部采用基于竞争的随机接入方式

NB-IOT的基于竞争的随机接入流程与传统LTE流程一致，包含4步

Msg1，是UE选择发送preamble码字的NPRACH时频资源，确定发射功率，
在LTE系统的Msg1过程中，终端需要选择Preamble码字，并选择PRACH时频
物理来发送Preamble码。而在NB-IOT系统中，NPRACH仅通过时频资源进行
tone模式，并默认跳频。

times，用来支持最多3种CELs（CEL编号为0、1、2，CEL0为最近的覆盖等级）。即NPRACH的时频资源是与CEL相关的。不同CEL的RSRP门限通过广播下发，终端根据RSRP门限来确定自己的CEL，从而选择相应的NPRACH资源发起随机接入。
式的NPRACH资源不同，因此终端还需根据其是否支持multi-tone选择相应的NPRACH资源来发起随机接入。换言之，PRACH资源的选择结果就能反映该终端是否支持multi-tone。

. Preamble重复的最后子帧在加3子帧开始
. 随机接入响应窗口单位是PDCCH周期

终端发送Msg1后没有收到自己的RAR响应消息，会再次在该CEL上发起随机接入。在该
CEL上发起的随机接入次数达到一定值后，终端将尝试在高一级CEL上发起随机接入。在
各个CEL上尝试的次数总数有门限控制。也就是说，同一CEL上发起的随机接入次数有以
上限，所有CELs上总的随机接入次数有一上限。
如果没有收到RAR或者该RAR与自己的NPRACH不相符，则重新发起的NPRACH与RAR结束之间的定时间隔应不小于12ms；

CRT超时处理：如果Msg4的竞争解决失败，那么在该CEL上再次发起随机接入，在该CEL上可以尝试的最大随机接入次数为所有CELs总的随机接入次门限。如果UE位于CEL0，该CEL上的随机接入次数计数用于NPRACH的power ramping计算。

基于竞争的随机接入Type2

基于竞争的随机接入过程，包括上行数据到达和PDCCH order触发的随机接入：
? 上行数据到达：随机接入过程由UE的MAC层发起。UE有上行业务需求而没有上行资源
时，通过带C-RINTI的随机接入过程来申请上行资源（Rel-13的NB-IOT系统不支持SR上

基于竞争的随机接入Type2-竞争解决

Msg3之后即可用于正常的数据调度。其PDCCH用Msg3中的C-RNTI加扰，在Type2 CSS空间中下发，可调度上行（上行数据到达）或者调度下行（PDCCH order触发）。UE收到C-
竞争解决后，转入USS空间下发PDCCH。

UE在E-UTRAN频段中扫描所有的载频信道，如果搜索到了一个或多个PLMN，UE将把所找到的满足质量门限PLMN报给NAS。获取PLMN ID，不满足质量门限的PLMN将和测量值一起上报给NAS层。NAS层选定PLMN，再进行小区选择。

PLMN由很多个小区组成。小区由其使用的主扰码（Primary Scrambling Code）标识，主扰码在网络规划时分配。小区所属的PLMN的信息包含在系统消息中。终端在开机或脱网时，首先选择一个PLMN，然后搜索该PLMN的小区，如果在该PLMN下无法捕捉到合适的小区，则上报PLMN列表启动新一轮小区获取过程。 

终端要维护几种不同类型的PLMN列表，每个列表中会有多个PLMN。

l ＵPLMN----用户控制PLMN（ＵPLMN）是储存在ＵＳＩＭ卡上的一个与PLMN选择有关的参数。

l ＯPLMN----运营商控制PLMN（ＯPLMN）是储存在ＵＳＩＭ卡上的一个与PLMN选择有关的参数。

l ＡPLMN----可获取PLMN（ＡPLMN）为终端能在其上找到至少一个小区，并能读出其PLMN标识信息的PLMN。

PLMN的选择有自动和手动两种：

（1）自动选择，终端开机或脱网时，其非接入层功能模块会利用终端中存储的PLMN信息首先选择一个 PLMN，然后命令接入层功能模块去搜索该PLMN。相应地，接入层利用终端中存储的小区列表信息来选择、捕获小区，或启动小区搜索程序来搜索属于该PLMN的小区。如果捕获成功，则将搜索结果报告非接入层；否则，将由非接入层再次选择一个PLMN，重新搜索。

不同类型的PLMN其优先级别不同，终端在进行PLMN选择时将按照以下顺序依次进行：

（2）手动选择，终端开机或脱网时，其非接入层功能模块会命令接入层去搜索所有的PLMN，然后接入层将搜索到的所有PLMN信息报告给非接入层，由用户手动操作来选定一个PLMN。其后的搜索过程与自动选择过程相同小区的选择与重选。

小区搜索（Cell Search），用于UE获得一个Cell的时间，频率同步，并获取Cell的物理层小区Id。当UE获得物理层小区id和帧同步后，UE就可以在BCH上读取系统消息

1. 主同步信号，UE可以获得5ms的基准时间

2. 辅同步信号，UE可以获得帧同步和物理层的小区组

4. UE获得物理层小区id和帧同步后，UE就可以在BCH上读取系统消息，用于获取其它小区信息。

终端在事先不知道小区信息的情况下搜索小区，需要经过时隙同步、帧同步、捕获主扰码三个步骤。这三个步骤涉及到四个下行物理信道：主同步信道（P-SCH）、从同步信道（S-SCH）、主公共导频信道（P-CPICH）、主公共控制物理信道（P-CCPCH）。这里是在每个时隙10ms帧内发送两次PSCH和SSCH，先通过检测PSCH获得5ms时钟，然后检测SSCH，获得无线帧时钟，小区ID组和BCH天线配置信息。具体小区ID是通过检测下行参考信号得到的。这一步是在获得了帧同步之后进行。

如果终端上已经存有某个小区的信息，如频率、主扰码等，那么终端可以利用这些信息来简化小区搜索过程，其搜索过程仍大致需要遵循这三个步骤。 

1）时隙同步：主同步信道（P-SCH）、从同步信道（S-SCH）、主公共导频信道（P-CPICH）、主公共控制物理信道（P-CCPCH）之间是同步的。先要获取各时隙的边界，从而与各物理信道实现时隙同步。这一步是通过捕获主同步信道来实现的。主同步信道不属于码信道，没有经过扩频和加扰处理。主同步信道在每个时隙的起始处重复发送主同步码，所有小区的主同步码相同，且终端预先知道其码片序列。捕获到该主同步码（PSC）确定各物理信道的时隙边界。主同步码的传送周期是5ms,

2）帧同步：通过捕获从同步信道来实现的。下行扰码又分为主扰码和从扰码，其中主扰码有 512个，分为64组，每组8个。因此，在第二步实现物理信道的帧同步的同时，终端可以获悉该小区的无线帧中使用的从同步码字组合，从而可以确定该小区使用的主扰码所属的组别。　

３）捕获主扰码 ：通过前两步，终端能够同步到主公共导频信道的无线帧。第二步已经确定该主扰码所属的组号，因此，只需要定位到该主扰码组，然后从个主扰码中找到与本小区匹配的主扰码，捕获主扰码的工作即告结束。然后，就可以用主扰码解码主公共控制物理信道，从而解调出系统下发的广播消息，通过读取BCH获得小区的其他系统信息。　　

在小区搜索的时候，搜索的次序是同频小区、异频小区、然后找不同系统之间的小区。在经过前面的小区搜索过程后，终端仍需判定该小区的信号质量是否达到一定的要求，才能进一步确定是否可以驻留在该小区。

l 存储信息小区选择（Stored Information Cell Selection ）需要根据UE通过以前的测量控制信元或者检测到小区储存起来的载频信息进行选择，首选检测UE存储起来的载频信息。如果找到合适小区，就直接选择该小区。如果没有找到合适的小区，还是要发起初始小区选择的步骤。

2. MCP模块通知DLPHY进行搜索，DLPHY在频带内扫描所有的射频信道，在每个载频上搜索最强信号小区。

3. DLPHY根据MCP模块的测量指示，把测量结果返回到MCP模块，由MCP模块选择一个最强的小区，通知DLPHY驻留。

4. MCP模块通知BCP模块接收新的系统消息，BCP模块通知RRU调整频率，由DLPHY接收系统消息。BCP模块通知MCP模块新的系统消息。MCP利用SIB1里面的消息来判断小区是否属于suitable小区或者是可接受小区。判断小区的顺序是：判断是否属于预先设定的PLMN，然后判断是否是禁止小区，然后利用S准则进行判断，然后再进行是否是禁止漫游的TA列表。如果中间的判断过程通不过，则在测量小区的列表中查看是否有其他小区，然后同样执行相同的步骤来判断。如果没有合适的小区，则进行Acceptable的判断，在这个过程中，同样需要进行小区选择标准的判断。如果找到Acceptable小区，则通知EMM即可。如果没有找到以上两种小区，则通知EMM，同时重新进行小区的初选。MCP模块保存先验信息，同时启动对服务小区的周期性测量。测量列表是包含了一组测量结果，测量结果中包含的有RSRP值和RSRQ值以及小区的物理ID。

6. EMM收到小区的选择结果以后，判断选择的小区是限制服务，还是正常服务，还是没有小区可用。

7. 如果不是，则进入任意小区选择状态。

8. 进入小区任意选择状态后，进行测量的顺序：同频，异频，RAT系统上选择合适小区。

随机接入可分为：基于竞争的初始接入和基于非竞争的初始接入两种。

2. 无线链路断开时初始接入；

3. 切换时需要随机接入；

4. RRC_CONNECTED状态下收到上行数据，需要随机接入，如上行同步状态为“非同步”，即UE主叫时失步；

5. RRC_CONNECTED状态下收到下行数据，需要随机接入，即UE被叫时失步。

使用所有UE都可在任何时间可以使用的随机接入序列接入，适用于每种触发条件。前导范围以广播形式告诉UE，当不同UE选择了同一个前导时，则发生竞争。

随机接入的流程大致为以下几步：

2) RRC根据广播中的TTI窗口参数和RA参数，把RA指令发送到PDCP和RLC层，最终发送随机接入（RA）指令到MAC层的共享信道模块，RA指令里包含前导序号，前导传输功率，RA-RNTI等。然后又MAC的共享信道模块后，指示ULPHY使用PRACH和RA-RNTI，前导序列等发送随机接入前导到e-NB。这次的随机接入前导信息即msg1。

3) e-NB收到msg1以后，通过e-NB的mac层调度，分配Temp-C-RNTI、UL Grant等，组成随机接入响应的数据包，并分配相关的RB资源。同时发送随机接入响应的数据包，即msg2到UE端。

非竞争模式随机接入是使用在一段时间内仅有一个UE使用的序列接入。

开机附着流程： 

UE刚开机时，先进行物理下行同步，搜索测量进行小区选择，选择到一个suitable或者acceptable小区后，驻留并进行附着过程。附着完成后，默认承载建立成功，UE可获得PDN address信息。

2）消息7的说明：UE刚开机第一次attach，使用的IMSI，无Identity过程；后续，如果有有效的GUTI，使用GUTI attach，核心网才会发起Identity过程（为上下行直传消息）。

4）发起UE上下文释放（即21～25）的条件：

6）消息13~15的说明：e-NB发送完消息13，并不需要等收到消息14，就直接发送消息15。

8）消息9的说明：该消息为MME向e-NB发起的初始上下文建立请求，请求e-NB建立承载资源。