LTE-RRC協(xié)議分層及狀態(tài)轉(zhuǎn)換詳解.ppt

RRC協(xié)議分層解析 協(xié)議結(jié)構(gòu)的整體介紹RRC子層協(xié)議簡(jiǎn)介RRC子層功能介紹RRC狀態(tài) 空閑模式和連接模式RRC子層的幾個(gè)重點(diǎn)過(guò)程 小區(qū)選擇 小區(qū)重選 RRC連接建立 重配過(guò)程 切換 協(xié)議結(jié)構(gòu)整體介紹 控制平面協(xié)議棧如上圖所示 主要包括NAS RRC PDCP RLC MAC層 其中PDCP RLC和MAC的功能和用戶平面的一樣 RRC協(xié)議終止于eNodeB RRC子層協(xié)議簡(jiǎn)介 RRC位于LTE協(xié)議棧L3 處于非常重要的地位 是接入層和非接入層的主要控制中心 控制著層間主要的接口 不僅要為上層提供來(lái)自網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無(wú)線資源參數(shù) 同時(shí)還要控制下層的主要參數(shù)和行為 總的來(lái)說(shuō)RRC是整個(gè)控制平面的核心 是終端協(xié)議的無(wú)線總管 接入平面和非接入平面進(jìn)行對(duì)話的橋梁 是協(xié)議信令與用戶數(shù)據(jù)通道的調(diào)度員 無(wú)線資源控制層完善與否 可靠與否 很大程度上影響整個(gè)LTE協(xié)議棧軟件的性能 RRC子層功能介紹 提供系統(tǒng)信息廣播 包括NAS層和接入層 的系統(tǒng)消息 為空閑模式的 提供小區(qū)選擇和小區(qū)重選參數(shù) 鄰小區(qū)參數(shù) 為連接模式的 提供公共信道重配置消息等 尋呼 RRC子層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)把尋呼消息廣播給特定的UE功能 網(wǎng)絡(luò)側(cè)的高層可以請(qǐng)求尋呼和通知 在一個(gè)RRC連接建立過(guò)程中 RRC子層也可以發(fā)起尋呼 RRC連接建立 保持和釋放 包括臨時(shí)標(biāo)識(shí) C RNTI 的分配和修改 信令RB SRB 的配置 低優(yōu)先級(jí)和高優(yōu)先級(jí)SRB 安全功能 RRC消息的完整性保護(hù) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線存載的建立 修改和釋放 移動(dòng)性管理功能 UE測(cè)量報(bào)告以及為了小區(qū)間和RAT間移動(dòng)性進(jìn)行的報(bào)告控制 小區(qū)間切換 UE小區(qū)選擇和重選以及小區(qū)選擇和重選控制 eNODEB間的通信上下文的傳輸 QoS管理 包括分配和修改上下行調(diào)度信息 UE上行速率控制參數(shù) UE測(cè)量上報(bào)及測(cè)量控制 包括同頻 異頻和系統(tǒng)間測(cè)量 NAS消息的傳輸 PLMN消息等 RRC狀態(tài) LTE中仍然保留了RRC的兩種狀態(tài) 空閑狀態(tài)和連接狀態(tài) RRC狀態(tài) 空閑模式 一 LTE空閑模式和UTRAN系統(tǒng)類似 終端開(kāi)機(jī)后 將會(huì)從選定的PLMN中選擇一個(gè)合適的小區(qū)進(jìn)行駐留 當(dāng)UE駐留在某個(gè)小區(qū)后 就可以接收系統(tǒng)消息和小區(qū)廣播信息 通常UE第一次開(kāi)機(jī)時(shí)需要執(zhí)行注冊(cè)過(guò)程 一方面可以互相認(rèn)證鑒權(quán) 另一方面可以讓網(wǎng)絡(luò)獲得此UE的一些基本信息 之后UE可以一直處于空閑模式下 直到需要建立RRC連接 空閑模式下駐留一個(gè)小區(qū)的目的 UE可接收網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)消息UE可以發(fā)起接入U(xiǎn)E可接收尋呼 當(dāng)UE處于IDLE 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送尋呼的范圍是 此時(shí)網(wǎng)絡(luò)只知道該UE所駐留的跟蹤區(qū) 所以網(wǎng)絡(luò)會(huì)在該跟蹤區(qū)的所有小區(qū)的控制信道上都發(fā)送尋呼消息 RRC狀態(tài) 空閑模式 二 RRC空閑模式下?tīng)顟B(tài)劃分 RRC狀態(tài) 空閑模式 三 空閑模式下主要過(guò)程 小區(qū)選擇過(guò)程小區(qū)重選尋呼監(jiān)控系統(tǒng)消息接收測(cè)量DRX控制 小區(qū)選擇過(guò)程 小區(qū)選擇過(guò)程類型 初始小區(qū)選擇和帶存儲(chǔ)信息的小區(qū)選擇 1 初始小區(qū)選擇 在初始小區(qū)選擇過(guò)程中 UE不考慮哪個(gè)無(wú)線頻率信道是 UTRA載波 它將根據(jù)自身能力在E UTRA的頻帶上掃描所有無(wú)線頻率信道 來(lái)尋找一個(gè)適合的小區(qū) 在每一個(gè)載頻上UE僅需要搜索最強(qiáng)小區(qū) 然后UE調(diào)諧到信號(hào)強(qiáng)度最高的頻點(diǎn)上 讀取BCH上的系統(tǒng)信息 然后根據(jù)讀取的系統(tǒng)信息來(lái)判斷該小區(qū)是否屬于所選擇的網(wǎng)絡(luò) 小區(qū)是否被禁止以及小區(qū)的S值是否大于0等信息 如果都滿足那么UE將駐留在該小區(qū) 否則將從次強(qiáng)的頻點(diǎn)上再次進(jìn)行選擇 如果沒(méi)有搜索到合適的小區(qū) UE將繼續(xù)監(jiān)測(cè)所有的頻道 選擇S大于0并且未被禁止的小區(qū) 這時(shí)不考慮小區(qū)所屬的網(wǎng)絡(luò) 找到合適的小區(qū)并駐留 這時(shí)UE就只能進(jìn)行緊急呼叫 UE完成小區(qū)選擇后將接收到系統(tǒng)廣播中的BA列表 BA列表將被重置和更新 2 帶BA表的小區(qū)選擇 帶存儲(chǔ)列表小區(qū)選擇過(guò)程 UE上次正常關(guān)機(jī)時(shí) 將當(dāng)時(shí)UE所在小區(qū)信息 如PLMN 位置區(qū)標(biāo)識(shí)LAI 或RAI 服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)信息以及一些與此相關(guān)的無(wú)線參數(shù)等信息存儲(chǔ)在USIM中 當(dāng)UE再次開(kāi)機(jī)時(shí) 將根據(jù)存儲(chǔ)的廣播信道 同步碼等信息進(jìn)行搜索 UE測(cè)量存儲(chǔ)列表中各小區(qū)的RSRP值 然后按測(cè)量值的大小排序 降序 進(jìn)行小區(qū)搜索 這種優(yōu)先使用上次關(guān)機(jī)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)信息和小區(qū)的無(wú)線參數(shù)信息 可以加速小區(qū)的查找速度 這種方式的小區(qū)選擇過(guò)程稱為帶BA表的小區(qū)選擇過(guò)程 如果有可駐留的小區(qū) UE則選擇該小區(qū)作為服務(wù)小區(qū) 如果沒(méi)有 UE將進(jìn)行正常小區(qū)選擇 小區(qū)選擇標(biāo)準(zhǔn) Pcompensation max PEMAX PUMAX 0 Qrxlevmeas 物理層測(cè)得的RSRP值Qrxlevmin 在SIB1廣播Qrxlevminoffeset 在SIB1中廣播 該參數(shù)僅只有在當(dāng)UE駐留在一個(gè)VPLMN中周期性地搜索更高的優(yōu)先級(jí)的PLMN的過(guò)程中進(jìn)行小區(qū)選擇時(shí)評(píng)估一個(gè)小區(qū)所用 PEMAX 在SIB1中廣播 PUMAX 物理層計(jì)算 小區(qū)選擇異常情況 1 小區(qū)被BAR或S 0 SIB1 2 廣播的PLMN和NAS下發(fā)的不一樣 SIB1 3 BCH檢驗(yàn)失敗 L1讀MIB失敗 4 DL SCH檢驗(yàn)失敗 L1解讀SIB1或SI失敗 5 找不到可駐留小區(qū) 適合小區(qū)找不到 可接受小區(qū)也找不到 RRC進(jìn)入NULL狀態(tài) 6 受限駐留 協(xié)議上駐留任何小區(qū)的狀態(tài) UE搜索不到適合小區(qū) 只能找到可接受小區(qū) RRC進(jìn)入LIM 注 對(duì)于RRC而言 要進(jìn)入受限狀態(tài) 有兩種情況 一種是RRC無(wú)法找到一個(gè)適合小區(qū)駐留 而只能找到一個(gè)可接受小區(qū)駐留 而進(jìn)入受限狀態(tài) 這種情況 可以看成是RRC的主動(dòng)受限 PLMN不匹配或者LAI禁止 另外一種受限 是由上層通知RRC 要求RRC進(jìn)入受限狀態(tài) 這種對(duì)于RRC可以看成是被動(dòng)受限 例如 開(kāi)機(jī)沒(méi)有SIM卡 指定的PLMN無(wú)效 小區(qū)重選過(guò)程 UE不管是在空閑模式還是在連接模式下 都需要隨時(shí)監(jiān)視服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的信號(hào)質(zhì)量 以選擇一個(gè)最合適的小區(qū)駐留 這個(gè)過(guò)程就是小區(qū)重選 小區(qū)重選是與移動(dòng)性相關(guān)的一個(gè)過(guò)程 在此只介紹空閑模式下小區(qū)重選過(guò)程 觸發(fā)小區(qū)重選過(guò)程的原因 1 UE通過(guò)周期性的IDLE測(cè)量發(fā)現(xiàn)有鄰近小區(qū)滿足重選條件2 通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)服務(wù)小區(qū)S值小于0 此時(shí)重選列表不包括服務(wù)小區(qū)3 服務(wù)小區(qū)系統(tǒng)消息發(fā)生變化 指服務(wù)小區(qū)被BAR 此時(shí)重選列表也不包括服務(wù)小區(qū) 在IDLE狀態(tài)下UE測(cè)量列表的構(gòu)成1 對(duì)同頻小區(qū)測(cè)量 同頻小區(qū)列表在SIB4中廣播 如果Sintrasearch在服務(wù)小區(qū)中發(fā)送 SIB3中廣播 并且Sservingcell Sintrasearch UE就可以不執(zhí)行同頻測(cè)量 如果SservingcellSnonintrasearch UE則不會(huì)對(duì)E UTRAN異頻測(cè)量 如果Sservingcell Snonintrasearch或者Snonintrasearch沒(méi)有在服務(wù)小區(qū)發(fā)送 UE將執(zhí)行異頻測(cè)量 注意 異頻小區(qū)重選優(yōu)先級(jí)在SIB5中廣播 如果在SIB5中未給出某個(gè)頻點(diǎn)的小區(qū)重選優(yōu)先級(jí) 那么在重選或者測(cè)量的時(shí)候都是不考慮該頻點(diǎn)下的小區(qū) 服務(wù)小區(qū)的重選優(yōu)先級(jí)在sib3中廣播 是必選項(xiàng) 在IDLE狀態(tài)下UE重選列表構(gòu)成 在IDLE狀態(tài)下能進(jìn)入重選列表的小區(qū)滿足S 0重選列表中小區(qū)排列的順序表示了該小區(qū)優(yōu)先級(jí) 越前面的小區(qū)優(yōu)先級(jí)越高 重選列表中小區(qū)排列順序的準(zhǔn)則 1 僅只有高優(yōu)先級(jí)和服務(wù)小區(qū)找出S 0的小區(qū) 找出S Threshx high的小區(qū) 把S Threshx high的小區(qū)按照S的大小排列在重選列表中的最前面 然后依次把服務(wù)小區(qū) 可用的服務(wù)小區(qū) 和S 0 但是S0的小區(qū) 計(jì)算出R值 按照R值的大小把這些小區(qū)放入重選列表 包括服務(wù)小區(qū) 3 僅只有低優(yōu)先級(jí)小區(qū)和服務(wù)小區(qū)需滿足 在定時(shí)器TreselectionRAT這段時(shí)間內(nèi) SservingcellThreshx low 先找出S 0的小區(qū) 再找出Snonservingcell X Threshx low的小區(qū) 然后把這些小區(qū)按照S值的大小順序放在重選列表的最前面 然后放入服務(wù)小區(qū) 最后把那些S 0 且S0 重選列表的排列順序是 S Threshx high的最高優(yōu)先級(jí)小區(qū) Rn Rs的同頻小區(qū)和等優(yōu)先級(jí)的異頻小區(qū) 服務(wù)小區(qū) 當(dāng)Sservingcell Threshserving low時(shí) Snonservingcell X Threshx low的低優(yōu)先級(jí)小區(qū) 服務(wù)小區(qū) 當(dāng)Sservingcell Threshserving low時(shí) S Threshx high的高優(yōu)先級(jí)小區(qū) Rn Rs的同頻小區(qū)和等優(yōu)先級(jí)的異頻小區(qū) S Threshx low的低優(yōu)先級(jí)小區(qū) 注 在重選列表中只要有小區(qū)排列在服務(wù)小區(qū)的前面 就表明觸發(fā)了重選 就需開(kāi)啟定時(shí)器Treselectione utran 只有當(dāng)定時(shí)器超時(shí)時(shí)才發(fā)起重選過(guò)程 定時(shí)器長(zhǎng)度在sib3 sib5中配置 尋呼過(guò)程 該過(guò)程用于在尋呼控制信道 上給選定的處于空閑模式的 傳輸尋呼信息 用于發(fā)起RRC連接建立或通知UE系統(tǒng)消息的改變 與 系統(tǒng)尋呼不同的是 在 系統(tǒng)中將使用共享信道來(lái)傳輸尋呼信息 網(wǎng)絡(luò)高層 核心網(wǎng) 可能要求尋呼 發(fā)起呼叫或建立信令連接 這種來(lái)自核心網(wǎng)的尋呼請(qǐng)求將通過(guò)S1接口下發(fā) 用戶被分為多個(gè)尋呼組 通過(guò)L1 L2控制信道來(lái)發(fā)送尋呼指示信息 尋呼信息中包含用戶的標(biāo)識(shí) 接收尋呼的作用1 接收NAS的尋呼消息 MTCALL PAGING消息中必須包含IEpagingRecordlist 并且其下的IEue Identity必須與UE儲(chǔ)存的ueIdentity相同 在滿足這種情況下RRC就會(huì)把ueIdentity和 cn Domain發(fā)送到NAS去2 指示系統(tǒng)消息發(fā)生改變PAGING消息中必須包含IEsystemInfoModification 當(dāng)RRC檢查到PAGING消息中包含該IE時(shí) 不管空閑還是連接狀態(tài) RRC直接重讀系統(tǒng)消息 在LIM狀態(tài)下 UE仍可接受尋呼 只是此時(shí)UE只能接收系統(tǒng)消息發(fā)生改變的尋呼 而不能接收NAS的尋呼 系統(tǒng)消息接收過(guò)程 系統(tǒng)消息包括MIB SIB1 SIB7 只有MIB在BCH信道上接收 其他的SIB都在DL SCH信道上接收 一方面調(diào)度靈活 另一方面也可以節(jié)約資源 MIB和SIB1是固定的調(diào)度周期 其他的系統(tǒng)消息都是動(dòng)態(tài)調(diào)度的 在BCH上傳輸?shù)南到y(tǒng)消息包含如下參數(shù) 1 物理層參數(shù) 下行系統(tǒng)帶寬 發(fā)送天線的個(gè)數(shù) 參考信號(hào)發(fā)送功率2 系統(tǒng)幀號(hào) SFN 3 被最頻繁重復(fù)發(fā)送的調(diào)度單元的調(diào)度信息 4 標(biāo)簽指示 在DL SCH上傳輸?shù)南到y(tǒng)消息包含如下參數(shù) 1 一個(gè)或多個(gè)PLMN標(biāo)識(shí) 2 跟蹤區(qū)域編號(hào) 3 小區(qū)標(biāo)識(shí)號(hào) 4 1bit指示小區(qū)禁用狀態(tài)指示 用于所有共享的PLMN 5 對(duì)每個(gè)共享PLMN均有1bit預(yù)留給運(yùn)營(yíng)商使用 6 為所有共享PLMN使用一個(gè)公共的比特用于小區(qū)預(yù)留的擴(kuò)展 7 調(diào)度信息 除了SU 1以外其他調(diào)度單元的周期等信息 8 SIB映射信息 即指示出SIB在哪個(gè)SU中傳輸 RRC狀態(tài) 連接模式 只有在發(fā)送一個(gè)RRC連接請(qǐng)求后 UE才能發(fā)起從空閑模式到EUTRAN連接模式的轉(zhuǎn)移 這一事件是由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的尋呼請(qǐng)求或UE的高層請(qǐng)求來(lái)觸發(fā)的 當(dāng)UE建立了RRC連接 則RRC進(jìn)入連接模式 狀態(tài)劃分RRC連接模式下主要過(guò)程 RRC連接模式下?tīng)顟B(tài)劃分 RRC連接模式下可以細(xì)分為ACC CON HO三個(gè)子狀態(tài) ACC為隨機(jī)接入狀態(tài) 當(dāng)UE接收到高層配置的連接建立請(qǐng)求消息 UE的RRC通過(guò)原語(yǔ)通知MAC發(fā)起隨機(jī)接入過(guò)程 建立上行同步 CON為正常連接狀態(tài) 包括初始安全性激活 連接重配置 連接重建 連接釋放等UE和E UTRAN之間的無(wú)線鏈路相關(guān)過(guò)程 當(dāng)UE和E UTRAN之間的無(wú)線鏈路建立后 可以進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流程 HO為切換狀態(tài) 執(zhí)行同頻 異頻小區(qū)間的切換 主要是通過(guò)重配置消息里的MobilityControlInfo來(lái)實(shí)現(xiàn) 以IDL狀態(tài)為例說(shuō)明狀態(tài)的觸發(fā)與轉(zhuǎn)移 IDL SEL IDL下收到高層的丟失覆蓋指示或是重選小區(qū)失敗指示 RRC由IDL躍遷到SEL進(jìn)行初始小區(qū)選擇 IDL ACC 正常小區(qū)駐留的UE收到高層的業(yè)務(wù)請(qǐng)求或是對(duì)尋呼的響應(yīng)而發(fā)起RRC連接建立 進(jìn)入ACC子狀態(tài) 請(qǐng)求MAC進(jìn)行隨機(jī)接入 ACC IDL RRC子層接收到來(lái)自MAC的隨機(jī)接入失敗指示 返回到IDL子狀態(tài) 重新發(fā)起隨機(jī)接入 SEL IDL 小區(qū)選擇成功進(jìn)入IDL狀態(tài)正常駐留或是小區(qū)選擇失敗進(jìn)入IDL受限駐留 CON IDL RRC連接釋放或是RRC連接重建失敗返回IDL RRC連接模式下主要過(guò)程 建立 重配 釋放RRC連接建立 重配 釋放無(wú)線承載RB安全模式激活切換 系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間切換 無(wú)線鏈路失敗恢復(fù)測(cè)量控制及測(cè)量報(bào)告發(fā)送接收系統(tǒng)消息 RRC連接建立過(guò)程 觸發(fā)條件 1 空閑模式下終端主動(dòng)發(fā)起呼叫 MO 2 空閑模式下UE收到來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的尋呼 MT 3 緊急呼叫4 主叫信令 UE在上行CCCH上向EUTRAN發(fā)送一個(gè)RRC連接請(qǐng)求消息 消息中將包含UE的標(biāo)識(shí)和可選的測(cè)量信息 若EUTRAN經(jīng)過(guò)接入控制算法后允許UE接入 則在下行CCCH上向UE發(fā)送RRC連接建立消息 在消息中EUTRAN將指示UE的進(jìn)入狀態(tài) UE接收到期望的RRC連接建立消息后 將組裝RRC連接建立完成消息