（信号与信息处理专业论文）lte接入网rrc连接过程的研究与实现.pdf

重庆邮电大学硕士论文 摘要 摘要 3 g p p 长期演进( l 1 1 e ) 项目是近两年来3 g p p 启动的最大的新技术研发项目， 这种以o f d m f d m a 为核心的技术可以被看作“准4 g ”技术。t d l t e 完全符合3 g p p 对于l t e 的定义，可以实现更低的延迟、更高的用户数据率、更大的系统容量、更 广的覆盖和更低的成本。为了满足这颇具挑战性的需求，空中接口物理层技术和 网络架构都面临重大革新。因此对于l t e 的研究成为了近年来通信行业的主要方 向。 l t e 系统的接入网r r c 连接过程是一个非常重要的过程。本文研究的是 t d l t e 接入网r r c 连接过程是在u e 处于空闲状态时，u e 高层请求建立一个信令 连接，这时u e 会发起r r c 连接建立过程。但是此前，u e 要先进行一个初始随机接 入过程。 在发起r r c 连接前，网络端向u e 广播系统消息和寻呼消息。u e 收到寻呼消息 后通常会发起r r c 连接建立请求过程来响应网络端的寻呼。网络端r r c 连接过程 包括初始随机接入过程，接收“r r c 连接建立请求消息”并配置本地的m a c 、r l c 子层，同时将发送“r r c 连接建立消息”给u e 端，使u e 端执行r r c 连接建立过程。 本文首先研究l t e 系统接入网r r c 连接过程的标准，详细讲述了r r c 连接 过程的具体步骤，提出了r r c 连接过程的无线资源控制( 屺) 协议软件的实现 方案。在文中详细分析了方案的设计思想、设计流程以及r r c 连接建立过程中可 能出现的异常情况，具体包括r r c 子层与上下层的接口原语、r r c 子层的状态划 分和各子状态之间的跳转，设计r r c 连接过程的m s c 图，r r c 子层在各个子状 态下接收到重要信号的处理流程等；然后利用s d l 和t t c n 进行仿真测试，构造 典型测试例，进行测试。通过将t t c n 仿真得到的信号流图与设计阶段设计的信 号流图进行比较，发现两者信号交互一致，t t c n 产生的m s c 图中的数据也与我 们预期设置的一致，通过对测试结果的分析，验证了r r c 软件设计的实现满足协 议的要求。 关键词：l t e ，接入网，无线资源控制，状态 重庆邮电大学硕士论文 a b s t r a e t a b s t r a c t 3 g p pl 0 n gt e r me v o l u t i o n ( l t e ) i st h el a r g e s tn e wt e c h n o l o g yr e s e a r c ha n d d e v e l o p m e n tp r o j e c t s l a u n c h e db y3 g p p , w h i c ht h eo f d m f d m aa st h ec o r e t e c h n o l o g yc a nb es e e n 豁“q u a s i - 4 g t e c h n o l o g y t d l t ef u l l yc o m p l i e s 谢协t h e d e f i n i t i o no fl t e ，i tc a l la c h i e v el o w e rl a t e n c y , h i g h e rr i s e rd a t ar a t e s ，g r e a t e rs y s t e m c a p a c i t y , w i d e rc o v e r a g ea n dl o w e rc o s t s t om e e tt h i sc h a l l e n g i n gd e m a n d , t h ep h y s i c a l l a y e ra i ri n t e r f a c et e c h n o l o g ya n dn e t w o r ka r c h i t e c t u r ea r ef a c i n gam a j o ri n n o v a t i o n t h e r e f o r e ，t h e r e s e a r c hf o rt h el t eh a sb e c o m et h em a i nd i r e c t i o no ft h e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yi nr e c e n ty e a r s r r cc o n n e c t i o np r o c e d u r eo fe - u t r a ni so n eo fk e yp r o c e d u r e si nl t es y s t e m t h i st h e s i sr e s e a r c h e st h er r cc o n n e c t i o np r o c e s so fe u t r a ni nt d l t es y s t e m w h e nt h eu ei si nr r ci d l es t a t e ，a n dt h eh i g h e rl a y e rr e q u e s t st h ee s t a b l i s h m e n to fa k g h - l e v e ls i g n a l i n gc o n n e c t i o n , t h e nu ei n i t i a t e sr r cc o n n e c t i o ne s t a b l i s h m e n t p r o c e s s b e f o r et h ee s t a b l i s h m e n to fr r cc o n n e c t i o n , u es h a l lc o n d u c t a l li n i t i a l r a n d o ma c c e s sp r o c e s s b e f o r ei n i t i a t i n gr r cc o n n e c t i o n , t h en e t w o r ks i d eb r o a d c a s ts y s t e mi n f o r m a t i o n a n d p a g i n gm e s s a g e a f t e ru er e c e i v e st h ep a g i n gm e s s a g e ，i ts h a l li n i t i a t et h ep r o c e s s o fr r cc o n n e c t i o ne s t a b l i s h m e n tr e q u e s ti nr e s p o n dt ot h ep a g i n g t h er r c c o n n e c t i o np r o c e s so fn e t w o r k - s i d ei n c l u d e st h ei n i t i a lo fr a n d o ma c c e s sp r o c e s s ，a n d t h er e c e p t i o no fr r cc o n n e c t i o ns e t u pr e q u e s tm e s s a g e ，a n dc o n f i g u r a t i o no fl o c a l m a ca n dr l cl a y e r , t h e r e f o r ei ts h a l ls e n dam e s s a g eo fr r cc o n n e c t i o ns e t u pt ou e t om a k eu ei m p l e m e n tr r cc o n n e c t i o ne s t a b l i s h m e n tp r o c e s s t h i st h e s i sf i r s t l ys t u d i e st h es t a n d a r do fr r cc o n n e c t i o ne s t a b l i s h m e n tp r o c e s so f e u t r a n ，a n dd e s c r i b e st h es p e c i f i cs t e p so fr r cc o n n e c t i o np r o c e s si nd e t a i l ，a n d p r o v i d e sa ni m p l e m e n t a t i o ns c h e m eo fr r c c o n n e c t i o np r o c e s si nr r cs u b - l a y e ri n p r o t o c o ls t a c k t h i st h e s i sd e t a i l e da n a l y z e st h ed e s i g nt e x to fp r o g r a ma n dt h ed e s i g n p r o c e s s 嬲w e l l 邪t h ep o s s i b l ea n o m a l i e sp r o c e s si nt h ep r o c e s so fr r cc o n n e c t i o n e s t a b l i s h m e n tt h a tm a ya r i s e ，s p e c i f i c a l l yi n c l u d i n gt h ei n t e r f a c ep r i m i t i v e sb e t w e e n r r c l a y e ra n du p p e ro rl o w e rs u b - l a y e r , t h es t a t e st r a n s i t i o nc h a r to fr r cs u b l a y e ri n r r cc o n n e c t i o ne s t a b l i s h m e n tp r o c e d u r e ，t h ed e s i g no fm s cc h a r ta n dt h ed e a l i n g s c h e m e o fi m p o r t a n ti n f o r m a t i o nf r o mo t h e rs u b 1 a y e r si ne a c hs t a t e ，e t c t h e n 重庆邮电大学硕士论文a b s t r a c t i m p l e m e n t st h ep r o t o c o lt e s tb ym e a n so fs d la n dt t c n ，s t r u c t u r e st y p i c a lt e s tc a s e s f o rt e s t i n g b yc o m p a r i n gt h es i g n a lf l o wd i a g r a mc r e a t e d b ys i m u l a t i o na n dt h e p r e v i o u sd e s i g nc h a r t ，i tw a sf o u n dt h a tt h es i g n a l si n t e r a c t i o ni si d e n t i c a l , t h ed a t ao f m s cg e n e r a t e db yt t c ni sa l s oc o n s i s t e n tw i t ho u re x p e c t a t i o n s ，s h o w i n gt h a t s i m u l a t i o nr e s u l t sh a da c h i e v et h ed e s i r e dr e s u l t s ，a n d p r e l i m i n a r yv e r i f i e dt h e c o r r e c t n e s so fs o f t w a r ed e s i g n k e y w o r d s ：l t e ，e - u t r a n ，r a d i or e s o u r c ec o n t r o l ，s t a t e i i i 重庆邮电大学硕士论文 缩略语 2 g 3 g 3 g p p 4 ( 3 a c k a k a a m a p k g q a s a s p b c c h b c h b i c c c h c c o c d n i a c f i c p c - r n l i d c c h d c l d l s c h d l 氇 d r x e f s m e m m e n b e p c 缩略语 2 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 3 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n - n l i r dg e n e r a t i o np a r t n e r s h i pp r o j c o t 4 r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n a c k n o w l e d g e a u t h e n t i c a t i o na n dk e ya g r e e m e n t a c k n o w l e d g e dm o d e a c c e s sp o i n t a u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t a c c e s ss t r a t u m a b s t r a c ts e r v i c ep r i m i t i v e s b r o a d c a s tc o n t r o lc h a n n e l b r o a d c a s tc h a n n e l b a c k o f fi n d i c a t i o n c o m m o nc o n t r o lc h a n n e l c e l lc h a n g eo r d e r c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s c o n t r o lf o r m a ti n d i c a t o r c i r c l ep r e a m b l e c e l lr a d i on e t w o r kt e m p o r a r yi d e n t i f i e r d e d i c a t e dc o n t r o lc h a n n e l d o w n l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o n d o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l ( u s e r ) d a t ar a d i ob e a r e r d i s c o n t i n u o u sr e c e i v e e x t e n d e df i n i t e s t a t em a c h i n e e p sm o b i l 埘m a n a g e m e n t e v o l v e dn o d eb e v o l v e dp a c k e tc o r en e t w o r k v l 第二代移动通信 第三代移动通信 第三代合作项目 第四代移动通信 确认 鉴权与密钥协商 确认模式 接入点 自动重传请求 接入层 抽象服务原语 广播控制信道 广播信道 退避指示 公共控制信道 小区改变命令 码分多址接入 控制格式指示 循环前导 小区无线网络临时标识 专用控制信道 下行控制信息 下行链路共享信道 用户数据无线承载 非连续接收 有限状态机 e p s 移动性管理 演进型节点b 演进型分组核心网络 重庆邮电大学硕士论文缩略语 e p s e s m e t w s e u t r a n f d d f d m a g e r a n g w h a r q h i h sp ：a i d i e 口 i s o i t u i t u t i u t k d f u 吧 m a c m a c i m b m s m b s f n m i b m m e m m e c m s c n a c c n a s e v o l v e dp a c k e ts y s t e m e p ss e s s i o nm a n a g e m e n t e a r t h q u a k ea n dt s u n a m iw a r n i n gs y s t e m e v o l v e du n i v e r s a lt e r r e s t r i a lr a d i oa c c e s sn e t w o r k f r e q u e n c yd i v i s i o nd u p l e x f r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s g s m e d g er a d i oa c c e s sn e t w o r k g a t e w a y h y b r i da u t o m a t i cr e p e a tr e q u e s t i - l a g qi n d i c a t o r h i 曲s p e e dp a c k e ta c c e s s i n d i c a t i o n i n f o r m a t i o ne l e m e n t a t i o n i n t e m e tp r o t o c o l i n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d so r g a n i z a t i o n i n t e r n a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o nu n i o n i t ut e l e c o m m u n i c a t i o ns t a n d a r d i z a t i o ns e c t o r i m p l e m e n t a t i o nu n d e r t e s t k e yd e r i v a t i o nf u n c t i o n l o i l gt e r me v o l u t i o n m e d i u ma c c e s sc o n t r o l m e s s a g ea u t h e n t i c a t i o nc o d ef o ri n t e g r i t y m u l t i m e d i ab r o a d c a s tm u l t i c a s ts e r v i c e m u l t i m e d i ab r o a d c a s tm u l t i c a s ts e r v i c e s i n g l e f r e q u e n c yn e t w o r k m a s t e ri n f o r m a t i o nb l o c k m o b i l i t ym a n a g e m e n te n t i t y m m e c o d e m e s s a g es e q u e n c ec h a r t n e t w o r ka s s i s t e dc e l lc h a n g e n o na c c e s ss t r a t u m v 演进型分组系统 e p s 会话管理 地震海啸报警系统 演进通用陆地无线接入 网络 时分双工 频分多址 g s m e d g e 无线接入网 网关 混合自动重传请求 h a r q 指示 高速分组接入 标识 信息元素 因特网协议 国际标准化组织 国际电信联盟 国际电信联盟电信标准 部 被测试实体 密钥导出函数 长期演进 媒体接入控制 用于完整性校验的消息 鉴权码 多媒体广播多播业务 多媒体广播多播服务单 频网络 主信息块 移动性管理实体 移动性管理实体码 消息流图 网络辅助小区改变 非接入层 重庆邮电大学硕士论文缩略语 o f d m o s i p c c h p c f l c h p c h p c o p d c c h p d c p p d s c h p d u p h l c h p l p r a c h p u c c h p u s c h q o s r a c h r a r r a 4 t n t i r a t r l c r n c r n t i r o h c l u 屺 r s r p s a e s d l s d u s f n s g w s i s i s i b o r t h o g o n a lf r e q u e n c yd i v i s i o nm u l t i p l e x i n g o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o n p a g i n gc o n t r o lc h a n n e l p h y s i e a lc o n t r o lf o r m a ti n d i c a t o rc h a n n e l p a g i n gc h a n n e l p o i n t so fc o n t r 0 1a n do b s e r v a t i o n p h y s i c a ld o w n l i n kc o n t r o lc h a n n e l p a c k e td a t ac o n v e r g e n c ep r o t o c o l p h y s i c a ld o w n l i n ks h a r e dc h a n n e l p r o t o c o ld a t au n i t p h y s i c a lh y b r i d - a r qi n d i c a t o rc h a n n e l p a t hl o s s p h y s i c a lr a n d o ma g c e s sc h a n n e l p h y s i c a lu p l i n kc o n t r o lc h a n n e l p h y s i c a lu p l i n ks h a r e dc h a n n e l q u a l i t yo fs e r v i c e r a n d o ma c c e s sc h a n n e l r a n d o ma c c e s sr e s p o n d r a n d o ma c c e s sr n t i r a d i oa c c e s st e c h n o l o g y r a d i ol i n kc o n t r o l r a d i on e t w o r kc o n t r o l l e r r a d i on e t w o r kt e m p o r a r yi d e n t i f i e r r o b u s th e a d e rc o m p r e s s i o n r a d i or e s o u r c ec o n t r o l r e f e r e n c es i g n a lr e c e i v e dp o w e r s y s t e ma r c h i t e c t u r ee v o l u t i o n s p e c i f i c a t i o na n dd e s c r i p t i o nl a n g u a g e s e r v i c ed a t au n i t s y s t e mf r a m en u m b e r s e r v i n gg a t e w a y s t u d yi t e m s y s t e mi n f o r m a t i o n s y s t e mi n f o r m a t i o nb l o c k v i i i 正交频分复用 开放系统互连 寻呼控制信道 物理控制格式指示信道 寻呼信道 控制观察点 物理下行控制信道 分组数据汇聚协议 物理下行共享信道 分组数据单元 物理h a r q 指示信道 路径损耗 物理随机接入信道 物理上行链路控制信道 物理上行共享信道 服务质量 随机接入信道 随机接入响应 随机接入r n t i 无线接入技术 无线链路控制 无线网络控制器 无线网络临时标识符 鲁棒头压缩 无线资源控制 参考信号接收功率 系统架构演进 规范与描述语言 服务数据单元 系统帧号 服务网关 研究阶段 系统信息 系统信息块 重庆邮电大学硕士论文 缩略语 s m c s p s s r b l s r b 2 s n v i s i 尉 翻 t c p t d d t m t r n t i t 硎 u c i u d p u e u m v b m w i x m a c s e c u r i t ym o d ec o m m a n d s e m i - p e r s i s t e n ts c h e d u l i n g s i g n a l l i n gr a d i o b e a r e r1 s i g n a l l i n gr a d i o b e a r e r2 s a et e m p o r a r ym o b i l es t a t i o ni d e n t i f i e r t i m i n ga d v a n c e t r a c e a 嗽 t r a n s m i s s i o nc o n t o lp r o t o c 0 1 t i m ed i v i s i o nd u p l e x t r a n s p a r e n tm o d e t e m p o r a r yr n t i t r e ea n dm 出u l a rc o m b i n e dn o t a t i o n u p l i n kc o n t r o li n f o r m a t i o n u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l u s e re q u i p m e n t u n a c k n o w l e d g e dm o d e v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c o l w o r ki t e m c o m p u t e dm a c i i x 安全模式命令 半持续调度 信令无线承载1 信令无线承载2 s a e 临时移动台标识 时间提前 跟踪区域 传输控制协议 时分双工 传输模式 临时r n t i 树与表组合记法 上行控制信息 用户数据报协议 用户设备 非确认模式 语音i p 电话网络 工作阶段 计算出来的消息鉴权码 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 l t e 项目是3 g 的演进，3 g p p 组织于2 0 0 4 年1 2 月正式成立了l t e 研究项目。3 g p p 对l t e 项目的工作大体分为两个时间段：2 0 0 5 年3 月至f j 2 0 0 6 年6 月为研究阶段s i ，完 成可行性研究报告；2 0 0 6 年6 月至u 2 0 0 7 年6 月为工作阶段w i ，完成核心技术的规范 工作。在2 0 0 7 年中期完成l t e 相关标准的制定，在2 0 0 8 年或者2 0 0 9 年推出商用产品。 就目前的进展状况来看，发展比计划滞后了大概3 个月，但是经过3 g p p 组织的努力， l t e 系统框架大部分已经完成。2 0 0 8 年底r 8 标准整体完成，出现第一个l t e 可商用 版本。2 0 0 9 年1 2 月正式公布r 9 版本，完成功能性冻结，a s n 1 标准也冻结，进入了 后续的维护和修改工作。l t e 在上海世博会和广州亚运会上初露锋芒，中国移动最 终明确了t d - l t e 预商用网部署规模：北京、上海、广州、深圳、南京、厦门等六 城市将共建t d l t e 基站3 0 6 0 个，每个城市约5 0 0 个。 l t e 分为t d d ( 时分双工) 和f d d ( 频分双- r ) 两种方式，其中l t et d d 是基 于t d s c d m a 的帧结构，是t d s c d m a 的演进方向，因此被称为t d l t e 。l t e 要 求t d d 和f d d 的一致性非常高，只在物理层有区别，它们大部分的代码可以共享。 从产业链的角度看，硬件、芯片、软件代码都很容易共享，因此可以减少系统的 可选性；降低系统以及终端的复杂性；节省了成本和功耗。 2 0 0 7 年1 1 月，3 g p p 工作组会议通过了t d l t e 融合的技术提案。这次会议确立 了基于t d s c d m a 的演进的帧结构为t d l t e 的标准帧格式。 l t e 并二l l z 4 g 技术，而是3 g 与4 g 技术之间的一个过渡，是3 9 g 的全球标准，它 改进并增强了3 g 的空中接入技术。l t e 以o f d m f d m a 为核心技术，被看作是“准 4 g ”技术，因此不需要考虑与3 gh s p a 保持后向兼容。在空中接口方面，用 o f d m a f d m a 替代了c d m a 作为多址技术，采用m i m o 技术提高数据传输效率。 l t e 使移动网络端到端v o i p 成为现实。 3 g p pl t e 目标是成为下阶段支撑世界电信工业的移动通信系统【l 】。为实现这 一目标，3 g p pl t e 把最新的技术应用到现有的3 g 及其扩展频段中，一方面可以提 供更高的数据速率、更大的容量和更广的覆盖范围，另一方面可以降低业务的延 迟以及系统的运营成本，保证向未来4 g 系统的平滑演进。 鉴于全球的频谱分配状况变得越来越复杂，3 g p p 对l t e 的频谱分配灵活性提 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 出明确要求 2 1 1 3 1 。运营商分配到的将会是越来越多的离散频谱，而且这些频谱将位 于不同的频段。根据3 g p p 规范的规划设计，e u t r a n 可以使用的工作频段有4 0 个，其中分配给t d d 模式的有8 个，如表1 1 所示。在已分配的工作频段中，部分工 作频段之间是有重叠的。 e u t ra n 系统可以配置6 种信道带宽：1 4 m h z 、3m h z 、5m h z 、1 0m h z 、 1 5m h z 和2 0m h z 这6 种带宽分配方式。e - u t r a n 工作频段支持的通道带宽类型如 表1 1 所示。 表1 1e u t r a n 工作频段支持的通道带宽类型 e u t r a n - i 作频段信道带宽 ( t d d 模式) 1 4 m h z3 m h z5 m h z1 0 m h z1 5 m h z2 0 m h z 1 9 0 0 m h z 1 9 2 0 m h z支持支持支持支持 2 010 m h z - 2 0 2 5 m h z支持支持支持 1 8 5 0 m h z 1 9 1 0 z支持支持支持支持支持支持 1 9 3 0 m h z 1 9 9 0 m h z支持支持支持支持支持支持 1 9 1 0 m h z 1 9 3 0 m h z 支持支持支持支持 2 5 7 0 m h z 2 6 2 0 m h z支持支持 l8 8 0 m h z 1 9 2 0 m 支持支持支持支持 2 3 0 0 m h 牙。2 4 0 0 z 支持支持支持 3 g p pl t e 项目的主要性能目标包括： 在2 0 m h z 频谱带宽下能够提供下行1 0 0 m b p s ( 频谱效率5 b i f f h z ) 、上行 5 0 m b p s ( 频谱效率2 5 b i t h z ) 的峰值速率。 提高了频谱效率，下行频谱效率为r 6h s d p a 的3 4 倍，上行频谱效率为r 6 h s u p a 的2 3 倍。 改善小区边缘用户的性能，增加了小区边界比特速率，在保持目前基站位 置不变的情况下增加小区边界比特速率。如m b m s ( 多媒体广播和组播业务) 在小区边界可提供l b i t s h z 的数据速率。 提高小区容量，每个小区在5 m h z 带宽下最少支持2 0 0 个用户。 降低系统延迟，控制平面延迟为从驻留状态到启动状态的时延小于l o o m s ， 用户平面延迟小于5 m s 。 支持1 0 0 k m 半径的小区覆盖。 能够为3 5 0 舢高速移动用户提供大于1 0 0 k b p s 的接入服务。 支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1 2 5 到2 0 m h z 多种带宽。 强调向下兼容，支持已有的3 0 系统和z 乍3 g p p 规范系统的协同运作。 2 重庆邮电大学硕士论文 第章绪论 综上所述，t d l t e 在2 0 m h z 频谱带宽下能够提供下行1 0 0 m b i t s 与上行 5 0 m b i t s 的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。 与3 g 相比，l t e 更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分组传送、延迟 降低、广域覆盖和向下兼容。 1 2 选题背景 1 2 1l t e 网络架构 固囝 ；引1 锯，+ 一 锯：至一主多，l e - u 州b 巡器州bi 3 重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论 与u m t s 相比，由于n o d e b 和r n c 融合为网元e n o d e b ，t d l t e 少了i u b 接口。 x 2 接口类似于i u r 接口，s 1 接口类似于i u 接口。 l t e 接入网与核心网的功能划分，可以从图1 2 中看出。 e n o f l e b 小区问无线甓源管理 无线承载控制 连接移动性管理 无线接入控制 州b 测量臂理 动态资漂分配 日 p i ：c p r l c 眦c p h y m m e s 安全 i 空闲吝移动性譬理i e p s 承载控翻 图1 2e u t r a n 和e p c 的功能划分 e n o d e b 提供如下功制6 j ： 无线资源管理、无线承载控制、无线许可控制、连接移动性控制以及调度； i p 头压缩及用户数据流加密。 上行用户平面数据向s g w 的路由。 从m m e 发起的寻呼消息和广播消息的调度和发送。 为移动性和调度进行测量、调度和发送e t w s 消息等。 m m e 提供如下功能： 终止由于寻呼原因产生的用户平面数据包。 支持由于u e 移动性产生的用户平面切换。 p d n 网关提供如下功能： 逐用户数据包的过滤和检查。 用户d 分配。 1 2 2 接入网接口与协议栈 接入网e n b 与u e 之间通过无线接1 3u u 连接，无线接口协议栈根据用途分为 用户平面协议栈和控制平面协议栈。l t e 无线接1 2 1 协议包括物理( p h y ) 层、媒 4 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 体接入控制( m a c ) 层、无线链路控制( i 也c ) 层、分组数据汇聚协议( p d c p ) 层以及无线资源控制( 黜坨) 层。 ( 1 ) 用户面协议栈如图1 3 所示。 用户平面协议栈主要包括m a c 、r l c 、p d c p 层，实现以下主要功能： m a c ，主要执行调度、s d u 复用与解复用等功能。 r l c ，主要执行分段级联、按序递交等功能。 p d c p ，主要执行头压缩解压缩、加密解密等功能。 鹾jl i f 与3 g 的不同之处有： l t e 中的p d c p 压缩算法简单，支持重排序功能，用户面的加密解密功能 都由p d c p 子层完成，而在3 g 中用户数据的加密和解密由r l c 和m a c 层完成。 l t e 中的r l c 用u m 模式与t m 模式承载的信道较少，功能实现简单， a m 模式支持r l cs d u 的动态分段，且a m 模式支持重分段。 l t e 中的m a c 有以下特点：每小区只存在一个m a c 实体，负责实现m a c 相关的全部功能，而3 g 中含有多个m a c 实体。 与3 g 相同之处是r l c 层依然提供t m r j m a m 三种传输模式。 ( 2 ) 控制平面协议栈如图1 4 所示。 控制平面协议栈主要包括m a c 、r l c 、p d c p 、r r c 和n a s 层，实现以下主 要功能t r l c 和m a c 子层，( 网络侧终止在e n b ) 主要执行调度、s d u 复用与解 复用、分段级联、按序递交等功能；在l t e 的控制面中，仅存在一个m a c 实体， 物理层p h y 向m a c 子层提供传输通道【7 】【羽，m a c 子层提供不同的逻辑信道给r l c 子层。 p d c p 子层( 网络侧终止在e n b ) ，控制平面r r c 协议数据的加密解密和 完整性保护功能，在l t e 中交由p d c p 层完成。 r r c 子层( 网络侧终止在e n b ) ，执行的功能主要有广播、无线接口寻呼、 r r c 连接管理、无线承载控制、移动性功能、u e 测量上报和控制等。 n a s 控制协议( 网络侧终止在m m e ) ，执行e p s 承载管理、n a s 的鉴权 5 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 和加密等功能。 r 一1 r 。1r 1 u e ie n b m m e 璺! 曼卜刊 坠曼 i | 亟二h 妇| l 匝 卜 亘 l ：j：j ：j 与3 g 的不同之处有： l t e 中，控制平面r r c 协议数据的加密解密和完整性保护功能都是在p d c p 层完成，而在3 g 中控制面不存在p d c p 协议栈，由r l c 层提供无线信令承载s r b ， 3 g 中u m a m 传输模式下的加密由r l c 层实现，t m 模式下的加密由m a c 层实现。 l t e 中仅存在一个m a c 实体，而在3 g 中含有多个m a c 实体。 与3 g 的相同之处是r l c 层依然提供t m u m a m z 种传输模式。 在l t e 空中接口中，r r c 子层位于接入层的最高层。e n o d e b 支持如下r r c 层 功 9 1 。 e n b 支持r r c a d l e 和r r c _ c o n n e c t e d 两种r r c 状态，以及两种状态之 间的转移。 能够向u e 发送系统信息，包括n a s 层公共信息、l i e 在r r ci d l e 状态所 需的信息( 如小区重选和邻小区等信息) 、u e 在r r cc o n n e c t e d 状态所 需的信息( 如公共信道配置) 、e t w s 告警等。 寻呼。 支持r r c 连接的建立修改释放( 包括c r n t i 的分配修改，s r b l 和s r b 2 无线承载的建立修改释放，a c c e s sc l a s sb a r f i n g 等) ；支持承载d r b 的建 立修改释放。 支持a s 初始安全性激活，包括完整性保护和加密的配置初始化。 提供移动性功能。e n b 支持同频和异频切换及相关的安全性管理，即密钥 算法变更、e n b 间的r r c 上下文的转移等。 舳支持无线配置控制，包括支持a r q 配置、h a r q 配置、d r x 配置等配 置设定和修改；支持上下行s p s 配置信息的设定修改、u e 上行速率控制参 数的设定修改( 优先级安排和每个r b 的优先比特率) 等。 无线链路失败的恢复。 6 重庆邮电大学硕士论文第一章绪论 测量配置和上报，包括建立修改释放测量操作( 同频、异频和i n t e r - r a t 测量) ；设定和释放测量间隙；进行测量上报。 通用协议错误管理。 在l t e 的核心关键技术中，无线资源的管理是及其重要的内容之一。在 e u t r a n 无线接口中，r r c ( 无线资源控制) 子层位于空中接口层3 的最底层，属 于接入层。它的主要作用是建立、重配置和释放无线承载业务的无线资源的控制 和管理功能。r r c 消息携带着建立、修改和释放层2 和层1 协议实体所需的全部参 数，r r c 在它的负载中还要承载高层信令。r r c 的连接过程是进行正常通信的必 要过程，对后续的