Một yêu cầu cơ bản cho bất kỳ hệ thống tế bào nào là khả năng cho phép đầu cuối yêu cầu thiết lập một kết nối. Điều này thường được biết đến như là truy cập ngẫu nhiên và nó phục vụ hai mục đích chính trong LTE, đó là việc thiết lập đồng bộ đường lên, và thiết lập một nhận dạng đầu cuối duy nhất, C-RNTI, được biết đối với cả hệ thống mạng và thiết bị đầu cuối. Do đó, truy cập ngẫu nhiên không chỉ được sử dụng cho truy cập ban đầu, nghĩa là, khi di chuyển từ LTE_DETACHED hoặc LTE_IDLE đến LTE_ACTIVE (xem chương 3 trong phần thảo luận của các trạng thái đầu cuối khác nhau), mà còn sau những giai đoạn của tình trạng không tích cực đường lên khi đồng bộ đường lên bị mất trong LTE_ACTIVE.
Hình 5.3 Tổng quan của thủ tục truy cập ngẫu nhiên
Toàn bộ thủ tục truy cập ngẫu nhiên được minh hoạ trong hình 5.3, bao gồm bốn bước:
1. Bước đầu tiên bao gồm việc truyền dẫn phần mở đầu (preamble) truy cập ngẫu nhiên, cho phép eNodeB đánh giá định thời truyền dẫn của đầu cuối. Đồng bộ đường lên thì cần thiết khi đầu cuối không thể phát bất kỳ dữ liệu đường lên nào.
2. Bước thứ hai bao gồm: mạng phát một lệnh định thời sớm (a timing advance command) để điều chỉnh định thời phát đầu cuối, dựa trên các phép đo định thời ở bước đầu tiên. Ngoài việc thiết lập đồng bộ đường lên, bước thứ hai cũng ấn định nguồn tài nguyên đường lên đến đầu cuối để được sử dụng trong bước thứ ba của thủ tục truy cập ngẫu nhiên.
3. Bước thứ ba bao gồm việc truyền dẫn nhận dạng đầu cuối di động đến mạng bằng cách sử dụng UL-SCH tương tự với dữ liệu được hoạch định (scheduled) thông thường. Nội dung chính xác của báo hiệu này phụ thuộc vào trạng thái của đầu cuối, dù nó có được biết trước đó đối với mạng hay không.
4. Bước thứ tư và cũng là bước cuối cùng bao gồm việc truyền dẫn một thông điệp giải quyết tranh chấp (a contention-resolution message) từ mạng đến đầu cuối trên kênh DL-SCH. Bước này cũng giải quyết bất cứ sự tranh chấp nào xảy ra do nhiều đầu cuối tìm cách truy cập vào hệ thống sử dụng nguồn tài nguyên truy cập ngẫu nhiên giống nhau.
Chỉ có bước đầu tiên sử dụng quy trình lớp vật lý được thiết kế riêng cho truy cập ngẫu nhiên. Ba bước cuối cùng đều sử dụng quy trình lớp vật lý giống như được sử dụng cho truyền dẫn dữ liệu đường lên và đường xuống thông thường. Trong phần tiếp theo, những bước này sẽ được mô tả chi tiết hơn.