LTE中RRC协议精讲-专业版

文档编号：第1页RRC协议分析文档编号：第2页1RRC结构框架图1.1UE的状态和状态转移1.1.1E-UTRAN中的状态E-UTRAN中的RRC状态分为：RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两种状态的定义和分别执行的动作：RRC_IDLE定义：没有建立RRC连接。动作：1.高层提供的服务：高层为UE配置特定的DRX.；2.移动性控制：由UE来控制UE的移动性；3.UE执行的动作：监听寻呼信道检测寻呼和系统信息的更改；如果UE是ETWS用户，则同时检测ETWS通知，如果UE是CMAS用户，则同时检测CMAS通知。（CMAS：商用手机预警系统）；完成邻近小区测量和小区重选；获取系统信息。RRC_CONNECTED定义：RRC连接建立动作：1.UE和网络之间的交互：UE接收或传送单播数据；2.在低层，UE将使用高层配置的特定的DRX；（Atlowerlayers,theUEmaybeconfiguredwithaUEspecificDRX.）3.移动性控制：由网络来控制UE的移动性，例如：对于GERAN的切换使用的是可选网络援助的小区更改指令（NACC）。4.UE执行的动作：监听寻呼信道或系统信息块1，来检测系统信息的改变；如果UE是ETWS用户，则检测ETWS通知，如果UE是CMAS用户，则检测CMAS通知；监听与共享数据信道相关的控制信道，从而来决定是否为共享信道调度了数据；提供信道质量和反馈信息；获得系统信息；执行邻近小区测量以及测量报告。HandoverCELL_PCHURA_PCHCELL_DCHUTRA_IdleE-UTRARRC_CONNECTEDE-UTRARRC_IDLEGSM_Idle/GPRSPacket_IdleGPRSPackettransfermodeGSM_ConnectedHandoverReselectionReselectionReselectionConnectionestablishment/releaseConnectionestablishment/releaseConnectionestablishment/releaseCCO,ReselectionCCOwithoptionalNACCCELL_FACHCCO,Reselection图2-13GPP中E-UTRA状态和异RAT移动性过程文档编号：第3页1.2RRC的服务和主要功能1.2.1RRC的服务（1）RRC向高层提供的服务：--广播公共控制信息；--在RRC_IDLE模式下给UE的通知，例如：被叫；ETWS和CMAS的通知；--传输专用控制信息，例如给一个特定的UE传输信息。（2）RRC期待来自低层的服务：--来自PDCP的服务：完整性保护和加密；--来自RLC的服务：可靠的和顺序传输信息，无信息的重复应用，同时支持数据的分割和连接。1.2.2RRC的主要功能（1）系统信息的广播：包含--NAS公共信息；--UE在RRC_IDLE下的信息，例如：小区选择重选的参数，邻近小区信息；也用于UE在RRC_CONNECTED下的信息，例如：公共信道配置信息；--ETWS和CMAS通知。（2）RRC连接控制：包含--寻呼；--RRC连接的建立/修改/释放,例如：UE标识（C-RNTI）分配/修改，SRB1和SRB2的建立/修改/释放；接入等级禁止；--安全性激活的初始化，例如：AS的完整性保护和加密的初始化配置。--RRC连接移动性：例如：同频和异频切换；安全性处理，例如：密匙/算法更改；网络节点间RRC内容信息的传输；--DRB的建立/修改/释放;--无线配置控制，例如：ARQ配置的分配/修改,HARQ配置，DRX配置;--QoS控制：对于DL和UL的SPS配置的分配/修改；上行速率控制的参数分配/修改，例如：优先级分配和每一个RB的优先的比特率；--无线链路失败的恢复。（3）Inter-RAT的移动性：例如：安全性激活；RRC内容信息的传输。（4）测量配置和报告：文档编号：第4页--测量的建立/修改/释放,例如：同频，异频和Inter-RAT测量；--测量间隔的建立和释放；--测量报告。（5）其他功能：专用NAS信息和非3GPP专用信息的传输；UE无线接入能力信息的传输。（6）常见的协议错误处理。（7）支持自我配置和自我优化。注意：随机接入在MAC层被完成描述了，包括初始化功率评估。2RRC空闲模式过程描述2.1IDLE模式下的过程概览——PLMN选择；——小区选择和重选；——位置登记；——支持手动CSGID的选择。UE在空闲模式下的主要任务分为PLMN选择、小区选择和重选、支持手动CSGID的选择以及位置登记。UE开机将选择一个PLMN，同时选择一个属于该PLMN的合适小区进行驻留，如果遇到由NAS发起的支持手动CSGID的选择，那么优先选择CSGID相应的合适小区，解调该小区的控制信道，并通过该小区来使用网络资源。当UE成功驻留在该小区后，就可接收系统信息和监视寻呼。如果丢失覆盖或者发现更好的小区，则UE重选到更好的小区上，如果新的小区在不同的位置区，则需执行位置更新。PLMN选择、小区选择和重选、支持手动CSGID的选择以及位置登记这些事件的关系如图3-1所示。文档编号：第5页PLMNSelectionLocationRegistrationPLMNsavailablePLMNselectedLocationRegistrationresponseRegistrationAreachangesIndicationtouserManualModeAutomaticmodeServicerequestsNASControlRadiomeasurementsCellSelectionandReselectionSupportformanualCSGIDselectionAvailableCSGIDstoNASCSGIDselected图3-1总体空闲模式过程UE开机后，由非接入层选择一个PLMN。对于选择的PLMN，相应的无线接入技术已经确定了。非接入层提供一个等价的PLMN的列表，接入层利用这个列表进行小区选择和小区重选过程。在选择小区的时候，UE尝试在所选的PLMN上寻找一个合适的小区，并在这个小区上进行正常业务。另外，UE调整到它所选择小区的控制信道。这个过程就叫做驻留到小区。UE将在它所在小区的跟踪域内，通过非接入层的注册进程进行位置注册。注册成功后，所选的PLMN（SPLMN）就成为已注册的PLMN（RPLMN）。根据小区重选准则，如果UE发现一个更合适的小区，那么UE选择这个小区并在此小区驻留。如果这个小区不属于UE最新的的已注册过的跟踪域，就要重新执行位置注册。只有进行特殊业务的UE不需要进行位置注册。如果有需要的话，UE将会周期性地搜索更高优先级的PLMN，如果NAS选择了高优先级的PLMN，UE还要在这个PLMN上选择合适的小区。在登记的PLMN上，由NAS触发支持手动CSGID的搜索。如果UE在登记的PLMN上丢失覆盖，无论UE以动态选择的方式选择了一个PLMN，还是获得了一个可用的PLMN的指示，UE进行手动PLMN的选择。文档编号：第6页PLMN的选择在UE中，AS应根据NAS的请求或自动地向NAS报告可用的PLMN。在PLMN选择期间，基于优先级排序的PLMN标识列表，UE可以自动或手动地选择特定的PLMN。PLMN标识列表中的每个PLMN由一个“PLMNidentity”来识别。在广播信道上的系统消息中，UE能够在既定小区中接收一个或多个“PLMNidentity”。在此以E-UTRA情形为例来说明：PLMN的选择分为自动和手动两种情况。自动方式就是UE的NAS提供一张按PLMN的优先级排序的列表给AS；手动方式就是UE将可用的PLMN呈现给用户，供用户手动选择PLMN。无论是自动还是手动方式，PLMN的选择又可分两种情况，一种是USIM卡中存有先验信息（载频信息），另一种就是没有先验信息。UE可以利用所存储的信息来优化PLMN的搜索，例如利用载波频率和之前收到的测量控制信元中的小区参数信息。这就指是当USIM卡中存有先验信息的时候，NAS指示AS按照先验信息进行搜索。UE只需在已知的频点上进行搜索，在这些频点上搜索最强的小区然后读取小区的系统信息（PLMNID等），以便确定小区属于那个PLMN。如果UE在最强的小区上可以读到不止一个PLMNID,那么就要将这些读到的PLMN上报给NAS。当无先验信息时，UE应扫描E-UTRA频段中的所有RF信道，来寻找可用的PLMN。为了找到小区所属的PLMN，在每一载频上，UE应搜索最强的小区，并读取其系统信息。以得到PLMN标识信息。然后将搜索到的所有PLMN标识发送给NAS。RRC指示物理层做相关的测量，并将结果周期性上报。如果小区的参考信号接收功率RSRP不小于-110dbm，就将此小区的PLMN上报为高质量的PLMN，不需要上报RSRP的值；若小区的RSRP小于-110dbm，将此小区的PLMN上报为低质量的PLMN，并且附上相应的RSRP的值。（-110dBm只针对E-UTRAN小区）PLMN的搜索可以根据NAS的请求而停止。一旦UE选择了一个PLMN之后，将执行小区选择过程来选择一个属于该PLMN的合适小区，进行驻留。PLMN选择（有先验信息）的流程图如下:文档编号：第7页NAS指示按照先验信息进行搜索RRC指示物理层进行搜索搜到小区？全频段搜索读取系统消息获取PLMNIDRSRP=-110dbm上报NAS为高质量的PLMNNAS指示停止搜索结束上报NAS为低质量的PLMN，附RSRP的值YNYNPoweronNUSIM卡中存储有先验信息是否搜索完毕Y图3-2含先验信息的PLMN选择流程图文档编号：第8页2.2小区选择和重选RRCIDLE模式下的小区选择和重选如图3-3InitialCellSelectionAnyCellSelectiongoherewhennoUSIMintheUEUSIMinsertedCampedonanycellgoherewheneveranewPLMNisselected1nocellinformationstoredforthePLMNcellinformationstoredforthePLMNStoredinformationCellSelectionnosuitablecellfoundnosuitablecellfoundCellSelectionwhenleavingconnectedmodesuitablecellfound2suitablecellfoundCampednormallysuitablecellfoundnosuitablecellfoundleaveidlemodereturntoidlemodeConnectedmodeCellReselectionEvaluationProcesssuitablecellfoundtriggernosuitablecellfound1CellSelectionwhenleavingconnectedmodenoacceptablecellfoundacceptablecellfoundacceptablecellfoundsuitablecellfound2leaveidlemodereturntoidlemodeConnectedmode(Emergencycallsonly)CellReselectionEvaluationProcessacceptablecellfoundtriggernoacceptablecellfoundNASindicatesthatregistrationonselectedPLMNisrejected(exceptwithcause#12,#14,#15or#25[5][16])图3-3RRC的小区选择和重选UE将通过相关测量完成小区选择和重选。文档编号：第9页NAS能够控制小区选择应在哪个RA