LTE-RRC協(xié)議分層及狀態(tài)轉(zhuǎn)換詳解PPT課件.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子層的幾個重點過程 小區(qū)選擇 小區(qū)重選 RRC連接建立 重配過程 切換 1 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 2 RRC子層協(xié)議簡介 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自網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無線資源參數(shù) 同時還要控制下層的主要參數(shù)和行為 總的來說RRC是整個控制平面的核心 是終端協(xié)議的無線總管 接入平面和非接入平面進行對話的橋梁 是協(xié)議信令與用戶數(shù)據(jù)通道的調(diào)度員 無線資源控制層完善與否 可靠與否 很大程度上影響整個LTE協(xié)議棧軟件的性能 3 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子層負責實現(xiàn)把尋呼消息廣播給特定的UE功能 網(wǎng)絡(luò)側(cè)的高層可以請求尋呼和通知 在一個RRC連接建立過程中 RRC子層也可以發(fā)起尋呼 RRC連接建立 保持和釋放 包括臨時標識 C RNTI 的分配和修改 信令RB SRB 的配置 低優(yōu)先級和高優(yōu)先級SRB 安全功能 RRC消息的完整性保護 4 點對點的無線存載的建立 修改和釋放 移動性管理功能 UE測量報告以及為了小區(qū)間和RAT間移動性進行的報告控制 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測量上報及測量控制 包括同頻 異頻和系統(tǒng)間測量 NAS消息的傳輸 PLMN消息等 5 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) 6 RRC狀態(tài) 空閑模式 一 LTE空閑模式和UTRAN系統(tǒng)類似 終端開機后 將會從選定的PLMN中選擇一個合適的小區(qū)進行駐留 當UE駐留在某個小區(qū)后 就可以接收系統(tǒng)消息和小區(qū)廣播信息 通常UE第一次開機時需要執(zhí)行注冊過程 一方面可以互相認證鑒權(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UE可接收尋呼 當UE處于IDLE 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送尋呼的范圍是 此時網(wǎng)絡(luò)只知道該UE所駐留的跟蹤區(qū) 所以網(wǎng)絡(luò)會在該跟蹤區(qū)的所有小區(qū)的控制信道上都發(fā)送尋呼消息 7 8 RRC狀態(tài) 空閑模式 二 RRC空閑模式下狀態(tài)劃分 9 RRC狀態(tài) 空閑模式 三 空閑模式下主要過程 小區(qū)選擇過程小區(qū)重選尋呼監(jiān)控系統(tǒng)消息接收測量DRX控制 10 小區(qū)選擇過程 小區(qū)選擇過程類型 初始小區(qū)選擇和帶存儲信息的小區(qū)選擇 1 初始小區(qū)選擇 在初始小區(qū)選擇過程中 UE不考慮哪個無線頻率信道是 UTRA載波 它將根據(jù)自身能力在E UTRA的頻帶上掃描所有無線頻率信道 來尋找一個適合的小區(qū) 在每一個載頻上UE僅需要搜索最強小區(qū) 然后UE調(diào)諧到信號強度最高的頻點上 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) 否則將從次強的頻點上再次進行選擇 如果沒有搜索到合適的小區(qū) UE將繼續(xù)監(jiān)測所有的頻道 選擇S大于0并且未被禁止的小區(qū) 這時不考慮小區(qū)所屬的網(wǎng)絡(luò) 找到合適的小區(qū)并駐留 這時UE就只能進行緊急呼叫 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 11 2 帶BA表的小區(qū)選擇 帶存儲列表小區(qū)選擇過程 UE上次正常關(guān)機時 將當時UE所在小區(qū)信息 如PLMN 位置區(qū)標識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)的無線參數(shù)等信息存儲在USIM中 當UE再次開機時 將根據(jù)存儲的廣播信道 同步碼等信息進行搜索 UE測量存儲列表中各小區(qū)的RSRP值 然后按測量值的大小排序 降序 進行小區(qū)搜索 這種優(yōu)先使用上次關(guān)機時的網(wǎng)絡(luò)信息和小區(qū)的無線參數(shù)信息 可以加速小區(qū)的查找速度 這種方式的小區(qū)選擇過程稱為帶BA表的小區(qū)選擇過程 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) 如果沒有 UE將進行正常小區(qū)選擇 12 小區(qū)選擇標準 Pcompensation max PEMAX PUMAX 0 Qrxlevmeas 物理層測得的RSRP值Qrxlevmin 在SIB1廣播Qrxlevminoffeset 在SIB1中廣播 該參數(shù)僅只有在當UE駐留在一個VPLMN中周期性地搜索更高的優(yōu)先級的PLMN的過程中進行小區(qū)選擇時評估一個小區(qū)所用 PEMAX 在SIB1中廣播 PUMAX 物理層計算 13 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檢驗失敗 L1讀MIB失敗 4 DL SCH檢驗失敗 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進入LIM 注 對于RRC而言 要進入受限狀態(tài) 有兩種情況 一種是RRC無法找到一個適合小區(qū)駐留 而只能找到一個可接受小區(qū)駐留 而進入受限狀態(tài) 這種情況 可以看成是RRC的主動受限 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進入受限狀態(tài) 這種對于RRC可以看成是被動受限 例如 開機沒有SIM卡 指定的PLMN無效 14 小區(qū)重選過程 UE不管是在空閑模式還是在連接模式下 都需要隨時監(jiān)視服務(wù)小區(qū)和鄰近小區(qū)的信號質(zhì)量 以選擇一個最合適的小區(qū)駐留 這個過程就是小區(qū)重選 小區(qū)重選是與移動性相關(guān)的一個過程 在此只介紹空閑模式下小區(qū)重選過程 觸發(fā)小區(qū)重選過程的原因 1 UE通過周期性的IDLE測量發(fā)現(xiàn)有鄰近小區(qū)滿足重選條件2 通過測量發(fā)現(xiàn)服務(wù)小區(qū)S值小于0 此時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 此時重選列表也不包括服務(wù)小區(qū) 15 在IDLE狀態(tài)下UE測量列表的構(gòu)成1 對同頻小區(qū)測量 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)行同頻測量 如果SservingcellSnonintrasearch UE則不會對E UTRAN異頻測量 如果Sservingcell Snonintrasearch或者Snonintrasearch沒有在服務(wù)小區(qū)發(fā)送 UE將執(zhí)行異頻測量 注意 異頻小區(qū)重選優(yōu)先級在SIB5中廣播 如果在SIB5中未給出某個頻點的小區(qū)重選優(yōu)先級 那么在重選或者測量的時候都是不考慮該頻點下的小區(qū) 服務(wù)小區(qū)的重選優(yōu)先級在sib3中廣播 是必選項 16 在IDLE狀態(tài)下UE重選列表構(gòu)成 在IDLE狀態(tài)下能進入重選列表的小區(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 越前面的小區(qū)優(yōu)先級越高 重選列表中小區(qū)排列順序的準則 1 僅只有高優(yōu)先級和服務(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)先級小區(qū)和服務(wù)小區(qū)需滿足 在定時器TreselectionRAT這段時間內(nèi) SservingcellThreshx low 17 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)先級小區(qū) Rn Rs的同頻小區(qū)和等優(yōu)先級的異頻小區(qū) 服務(wù)小區(qū) 當Sservingcell Threshserving low時 Snonservingcell X Threshx low的低優(yōu)先級小區(qū) 服務(wù)小區(qū) 當Sservingcell Threshserving low時 S Threshx high的高優(yōu)先級小區(qū) Rn Rs的同頻小區(qū)和等優(yōu)先級的異頻小區(qū) S Threshx low的低優(yōu)先級小區(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 就需開啟定時器Treselectione utran 只有當定時器超時時才發(fā)起重選過程 定時器長度在sib3 sib5中配置 18 尋呼過程 該過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 這種來自核心網(wǎng)的尋呼請求將通過S1接口下發(fā) 用戶被分為多個尋呼組 通過L1 L2控制信道來發(fā)送尋呼指示信息 尋呼信息中包含用戶的標識 19 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儲存的ueIdentity相同 在滿足這種情況下RRC就會把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RRC檢查到PAGING消息中包含該IE時 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 20 系統(tǒng)消息接收過程 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)送天線的個數(shù) 參考信號發(fā)送功率2 系統(tǒng)幀號 SFN 3 被最頻繁重復發(fā)送的調(diào)度單元的調(diào)度信息 4 標簽指示 21 在DL SCH上傳輸?shù)南到y(tǒng)消息包含如下參數(shù) 1 一個或多個PLMN標識 2 跟蹤區(qū)域編號 3 小區(qū)標識號 4 1bit指示小區(qū)禁用狀態(tài)指示 用于所有共享的PLMN 5 對每個共享PLMN均有1bit預留給運營商使用 6 為所有共享PLMN使用一個公共的比特用于小區(qū)預留的擴展 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SU中傳輸 22 RRC狀態(tài) 連接模式 只有在發(fā)送一個RRC連接請求后 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)送的尋呼請求或UE的高層請求來觸發(fā)的 當UE建立了RRC連接 則RRC進入連接模式 狀態(tài)劃分RRC連接模式下主要過程 23 RRC連接模式下狀態(tài)劃分 RRC連接模式下可以細分為ACC CON HO三個子狀態(tài) ACC為隨機接入狀態(tài) 當UE接收到高層配置的連接建立請求消息 UE的RRC通過原語通知MAC發(fā)起隨機接入過程 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之間的無線鏈路相關(guān)過程 當UE和E UTRAN之間的無線鏈路建立后 可以進行正常的數(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 主要是通過重配置消息里的MobilityControlInfo來實現(xiàn) 24 以IDL狀態(tài)為例說明狀態(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)請求或是對尋呼的響應而發(fā)起RRC連接建立 進入ACC子狀態(tài) 請求MAC進行隨機接入 ACC IDL RRC子層接收到來自MAC的隨機接入失敗指示 返回到IDL子狀態(tài) 重新發(fā)起隨機接入 SEL IDL 小區(qū)選擇成功進入IDL狀態(tài)正常駐留或是小區(qū)選擇失敗進入IDL受限駐留 CON IDL RRC連接釋放或是RRC連接重建失敗返回IDL 25 RRC連接模式下主要過程 建立 重配 釋放RRC連接建立 重配 釋放無線承載RB安全模式激活切換 系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間切換 無線鏈路失敗恢復測量控制及測量報告發(fā)送接收系統(tǒng)消息 26 RRC連接建立過程 觸發(fā)條件 1 空閑模式下終端主動發(fā)起呼叫 MO 2 空閑模式下UE收到來自網(wǎng)絡(luò)的尋呼 MT 3 緊急呼叫4 主叫信令 27 UE在上行CCCH上向EUTRAN發(fā)送一個RRC連接請求消息 消息中將包含UE的標識和可選的測量信息 若EUTRAN經(jīng)過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連接建立完成消息并在上行DC