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)過程 小區(qū)選擇 小區(qū)重選 RRC連接建立 重配過程 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第一次開機(jī)時(shí)需要執(zhí)行注冊(cè)過程 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空閑模式下狀態(tài)劃分 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(cè)量DRX控制 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(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(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 開機(jī)沒有SIM卡 指定的PLMN無(wú)效 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(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(cè)量發(fā)現(xiàn)有鄰近小區(qū)滿足重選條件2 通過測(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)起重選過程 定時(shí)器長(zhǎng)度在sib3 sib5中配置 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(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S1接口下發(fā) 用戶被分為多個(gè)尋呼組 通過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連接模式下主要過程 RRC連接模式下狀態(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通過原語(yǔ)通知MAC發(fā)起隨機(jī)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(wú)線鏈路相關(guān)過程 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