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1、RRC协议分层解析,协议结构的整体介绍RRC子层协议简介RRC子层功能介绍RRC 状态-空闲模式和连接模式RRC子层的几个重点过程（小区选择，小区重选，RRC连接建立，重配过程，切换）,协议结构整体介绍,控制平面协议栈如上图所示，主要包括NAS，RRC,PDCP,RLC,MAC层，其中PDCP,RLC和MAC的功能和用户平面的一样。 RRC协议终止于eNodeB 。,RRC子层协议简介,RRC位于LTE协议栈L3，处于非常重要的地位，是接入层和非接入层的主要控制中心，控制着层间主要的接口，不仅要为上层提供来自网络系统的无线资源参数，同时还要控制下层的主要参数和行为。总的来说RRC是整个控制平面
2、的核心、是终端协议的无线总管、接入平面和非接入平面进行对话的桥梁、是协议信令与用户数据通道的调度员。无线资源控制层完善与否、可靠与否，很大程度上影响整个LTE协议栈软件的性能。,RRC子层功能介绍,提供系统信息广播：包括NAS层和接入层（）的系统消息。为空闲模式的提供小区选择和小区重选参数，邻小区参数，为连接模式的提供公共信道重配置消息等。寻呼：RRC子层负责实现把寻呼消息广播给特定的UE功能，网络侧的高层可以请求寻呼和通知。在一个RRC连接建立过程中，RRC子层也可以发起寻呼。RRC连接建立、保持和释放，包括临时标识（C_RNTI）的分配和修改、信令RB（SRB）的配置（低优先级和高优先级S
3、RB）安全功能。RRC消息的完整性保护。,点对点的无线存载的建立、修改和释放。移动性管理功能。UE测量报告以及为了小区间和RAT间移动性进行的报告控制、小区间切换、UE小区选择和重选以及小区选择和重选控制、eNODE B间的通信上下文的传输。 QoS管理。包括分配和修改上下行调度信息，UE上行速率控制参数。UE测量上报及测量控制。包括同频、异频和系统间测量。NAS消息的传输，PLMN消息等。,RRC状态,LTE中仍然保留了RRC的两种状态：空闲状态和连接状态。,RRC状态-空闲模式（一）,LTE空闲模式和UTRAN系统类似，终端开机后，将会从选定的PLMN中选择一个合适的小区进行驻留。当UE驻
4、留在某个小区后，就可以接收系统消息和小区广播信息。通常UE第一次开机时需要执行注册过程，一方面可以互相认证鉴权，另一方面可以让网络获得此UE的一些基本信息。之后UE可以一直处于空闲模式下，直到需要建立RRC连接。空闲模式下驻留一个小区的目的：UE可接收网络的系统消息UE可以发起接入UE可接收寻呼（当UE处于IDLE，网络发送寻呼的范围是：此时网络只知道该UE所驻留的跟踪区，所以网络会在该跟踪区的所有小区的控制信道上都发送寻呼消息。),RRC状态-空闲模式（二）,RRC空闲模式下状态划分,RRC状态-空闲模式（三）,空闲模式下主要过程： 小区选择过程 小区重选 寻呼监控 系统消息接收 测量 DR
5、X控制,小区选择过程,小区选择过程类型：初始小区选择和带存储信息的小区选择。1：初始小区选择： 在初始小区选择过程中，UE不考虑哪个无线频率信道 是-UTRA载波，它将根据自身能力在E-UTRA的频带上扫描所有无线频率信道，来寻找一个适合的小区。在每一个载频上UE仅需要搜索最强小区。然后UE调谐到信号强度最高的频点上，读取BCH上的系统信息。然后根据读取的系统信息来判断该小区是否属于所选择的网络、小区是否被禁止以及小区的S值是否大于0等信息。如果都满足那么UE将驻留在该小区，否则将从次强的频点上再次进行选择。如果没有搜索到合适的小区，UE将继续监测所有的频道，选择S大于0并且未被禁止的小区，这
6、时不考虑小区所属的网络，找到合适的小区并驻留，这时UE就只能进行紧急呼叫。UE完成小区选择后将接收到系统广播中的BA列表，BA列表将被重置和更新。,2：带BA表的小区选择： 带存储列表小区选择过程。UE上次正常关机时，将当时UE所在小区信息，如PLMN、位置区标识LAI（或RAI）、服务小区和邻近小区信息以及一些与此相关的无线参数等信息存储在USIM中。当UE再次开机时，将根据存储的广播信道、同步码等信息进行搜索，UE测量存储列表中各小区的RSRP值，然后按测量值的大小排序（降序）进行小区搜索。这种优先使用上次关机时的网络信息和小区的无线参数信息，可以加速小区的查找速度，这种方式的小区选择过程
7、称为带BA表的小区选择过程。如果有可驻留的小区，UE则选择该小区作为服务小区。如果没有，UE将进行正常小区选择。,小区选择标准：,Pcompensation=max(PEMAX-PUMAX;0)Qrxlevmeas:物理层测得的RSRP值Qrxlevmin:在SIB1广播Qrxlevminoffeset: 在SIB1中广播，该参数仅只有在当UE驻留在一个VPLMN中周期性地搜索更高的优先级的PLMN的过程中进行小区选择时评估一个小区所用。PEMAX：在SIB1中广播。PUMAX：物理层计算。,小区选择异常情况：1：小区被BAR或S0(SIB1)2:广播的PLMN和NAS下发的不一样（SIB1）
8、3：BCH检验失败（L1读MIB失败）4：DL-SCH检验失败（L1解读SIB1或SI失败）5：找不到可驻留小区：适合小区找不到，可接受小区也找不到，RRC进入NULL状态。6：受限驻留：协议上驻留任何小区的状态。UE搜索不到适合小区，只能找到可接受小区，RRC进入LIM。注：对于RRC而言，要进入受限状态，有两种情况：一种是RRC无法找到一个适合小区驻留，而只能找到一个可接受小区驻留，而进入受限状态，这种情况，可以看成是RRC的主动受限(PLMN不匹配或者LAI禁止)；另外一种受限，是由上层通知RRC，要求RRC进入受限状态，这种对于RRC可以看成是被动受限(例如:开机没有SIM卡;指定的P
9、LMN无效）,小区重选过程,UE不管是在空闲模式还是在连接模式下，都需要随时监视服务小区和邻近小区的信号质量，以选择一个最合适的小区驻留。这个过程就是小区重选。小区重选是与移动性相关的一个过程。在此只介绍空闲模式下小区重选过程。触发小区重选过程的原因：1：UE通过周期性的IDLE测量发现有邻近小区满足重选条件2：通过测量发现服务小区S值小于0，此时重选列表不包括服务小区3：服务小区系统消息发生变化，指服务小区被BAR。此时重选列表也不包括服务小区。,在IDLE状态下UE测量列表的构成1：对同频小区测量（同频小区列表在SIB4中广播） 如果Sintrasearch在服务小区中发送（SIB3中广播
10、），并且Sservingcell Sintrasearch，UE就可以不执行同频测量；如果SservingcellSnonintrasearch,UE则不会对E-UTRAN异频测量；如果Sservingcell=Snonintrasearch或者Snonintrasearch没有在服务小区发送，UE将执行异频测量。注意：异频小区重选优先级在SIB5中广播，如果在SIB5中未给出某个频点的小区重选优先级，那么在重选或者测量的时候都是不考虑该频点下的小区。服务小区的重选优先级在sib3中广播，是必选项。,在IDLE状态下UE重选列表构成,在IDLE状态下能进入重选列表的小区满足S0重选列表中小区排
11、列的顺序表示了该小区优先级，越前面的小区优先级越高，重选列表中小区排列顺序的准则：1：仅只有高优先级和服务小区 找出S0的小区，找出SThreshx,high的小区，把SThreshx,high的小区按照S的大小排列在重选列表中的最前面。然后依次把服务小区（可用的服务小区）和S0，但是S0的小区，计算出R值，按照R值的大小把这些小区放入重选列表（包括服务小区）。3：仅只有低优先级小区和服务小区 需满足：在定时器TreselectionRAT这段时间内，SservingcellThreshx,low,先找出S0的小区，再找出Snonservingcell,XThreshx,low的小区，然后把这
12、些小区按照S值的大小顺序放在重选列表的最前面，然后放入服务小区。最后把那些S0，且S0)，重选列表的排列顺序是： SThreshx,high的最高优先级小区； RnRs的同频小区和等优先级的异频小区； 服务小区（当SservingcellThreshserving,low时); Snonservingcell,XThreshx,low 的低优先级小区； 服务小区（当 SservingcellThreshserving,low时)S=Threshx,high的高优先级小区； Rn=Rs的同频小区和等优先级的异频小区； S=Threshx,low 的低优先级小区；注：在重选列表中只要有 小区排列在
13、服务小区的前面，就表明触发了重选，就需开启定时器Treselection e-utran，只有当定时器超时时才发起重选过程，定时器长度在sib3/sib5中配置,寻呼过程,该过程用于在寻呼控制信道（）上给选定的处于空闲模式的传输寻呼信息。用于发起RRC连接建立或通知UE系统消息的改变。与系统寻呼不同的是，在-系统中将使用共享信道来传输寻呼信息。,网络高层（核心网）可能要求寻呼，发起呼叫或建立信令连接。这种来自核心网的寻呼请求将通过S1接口下发。用户被分为多个寻呼组，通过L1L2控制信道来发送寻呼指示信息。寻呼信息中包含用户的标识。,接收寻呼的作用1：接收NAS的寻呼消息（MTCALL） PAG
14、ING消息中必须包含IE pagingRecordlist,并且其下的IE ue-Identity必须与UE储存的ue Identity相同，在满足这种情况下RRC就会把ue Identity 和cn.Domain发送到NAS去2：指示系统消息发生改变PAGING消息中必须包含IE system InfoModification,当RRC检查到PAGING消息中包含该IE时，不管空闲还是连接状态，RRC直接重读系统消息。在LIM状态下，UE仍可接受寻呼，只是此时UE只能接收系统消息发生改变的寻呼，而不能接收NAS的寻呼。,系统消息接收过程,系统消息包括MIB，SIB1SIB7，只有MIB在BC
15、H信道上接收，其他的SIB都在DL-SCH信道上接收，一方面调度灵活，另一方面也可以节约资源。MIB和SIB1是固定的调度周期，其他的系统消息都是动态调度的。在BCH上传输的系统消息包含如下参数：1：物理层参数。下行系统带宽、发送天线的个 数、参考信号发送功率2：系统帧号（SFN）；3：被最频繁重复发送的调度单元的调度信息； 4：标签指示；,在DL-SCH上传输的系统消息包含如下参数： 1： 一个或多个PLMN标识； 2：跟踪区域编号； 3：小区标识号； 4：1bit指示小区禁用状态指示，用于所有共享的 PLMN； 5：对每个共享PLMN均有1bit预留给运营商使用； 6:为所有共享PLMN使
16、用一个公共的比特用于小区预留的扩展； 7:调度信息，除了SU-1以外其他调度单元的周期等信息； 8:SIB映射信息，即指示出SIB在哪个SU中传输,RRC状态-连接模式,只有在发送一个RRC连接请求后，UE才能发起从空闲模式到EUTRAN连接模式的转移。这一事件是由网络发送的寻呼请求或UE的高层请求来触发的。当UE建立了RRC连接，则RRC进入连接模式。状态划分RRC连接模式下主要过程,RRC连接模式下状态划分,RRC连接模式下可以细分为ACC、CON、HO三个子状态。ACC为随机接入状态，当UE接收到高层配置的连接建立请求消息，UE的RRC通过原语通知MAC发起随机接入过程，建立上行同步。C
17、ON为正常连接状态，包括初始安全性激活、连接重配置、连接重建、连接释放等UE和E-UTRAN之间的无线链路相关过程。当UE和E-UTRAN之间的无线链路建立后，可以进行正常的数据业务流程。HO为切换状态，执行同频、异频小区间的切换，主要是通过重配置消息里的MobilityControlInfo来实现。,以IDL状态为例说明状态的触发与转移。IDL-SEL：IDL下收到高层的丢失覆盖指示或是重选小区失败指示，RRC由IDL跃迁到SEL进行初始小区选择。IDL-ACC：正常小区驻留的UE收到高层的业务请求或是对寻呼的响应而发起RRC连接建立，进入ACC子状态，请求MAC进行随机接入。ACC-IDL
18、：RRC子层接收到来自MAC的随机接入失败指示，返回到IDL子状态，重新发起随机接入。SEL-IDL：小区选择成功进入IDL状态正常驻留或是小区选择失败进入IDL受限驻留。CON-IDL：RRC连接释放或是RRC连接重建失败返回IDL。,RRC连接模式下主要过程,建立/重配/释放RRC连接建立/重配/释放无线承载RB安全模式激活切换（系统内和系统间切换）无线链路失败恢复测量控制及测量报告发送接收系统消息,RRC连接建立过程,触发条件： 1、空闲模式下终端主动发起呼叫（MO） 2、空闲模式下UE收到来自网络的寻呼(MT) 3、紧急呼叫 4、主叫信令,UE在上行CCCH上向EUTRAN发送一个RR
19、C连接请求消息，消息中将包含UE的标识和可选的测量信息。若EUTRAN经过接入控制算法后允许UE接入，则在下行CCCH上向UE发送RRC连接建立消息，在消息中EUTRAN将指示UE的进入状态。UE接收到期望的RRC连接建立消息后，将组装RRC连接建立完成消息并在上行DCCH上将其发送给EUTRAN。若EUTRAN经过接入控制算法后不允许UE接入，则在下行CCCH上向UE发送RRC连接拒绝消息，指示UE使用其它UTRA载波接入或接入到其它系统。 RRC连接重建过程用于切换失败、完整性激活过程失败、无线链路失败、RRC重配过程失败后恢复SRB1传输，激活原来的完整性配置。,RRC连接建立流程,无线
20、承载建立过程,无线承载（RBs）用于发送RRC及NAS消息，在连接模式下,RRC只有3个信令无线承载，分别为SRB0、SRB1、SRB2。 SRB0是默认存在的，在RRC连接建立时只建立SRB1。LTE中只有信令无线承载和数据无线承载DRB。,SRB0只用于传输RRC消息，使用CCCH信道。上行使用TM，下行使用UM RLC模式。SRB1使用DCCH信道，用于传输RRC消息在建立SRB2之前也可以传输NAS信息。使用AM RLC传输模式。SRB2使用DCCH信道，用于传输NAS信息，优先级低于SRB1，使用AM RLC传输模式。,无线承载与信道结构图,安全模式激活过程,E-UTRAN对处于RRC_CONNECTED的UE初始化安全模式命令进程 。这个进程的目的是在RRC连接建立之后，激活AS安全性。RRC只负责完整性和加密的激活功能，而具体的信令完整性包含和信令数据的加密功能的实现都是在PDCP完成。安全模式命令过程包括两部分： 1、开始或者重配完整性保护过程； 2、启动加密过程；,
