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Page1 LTE控制面介绍 CorporatePresentation Enrichinglifethroughcommunication TechnologyChanges CommunicationLasts Page2 LTE架构简介 主要实体定义EPC EvolvedPacketCore 演进分组核心网 EPS EvolvedPacketSystem 包括核心网和终端的整个演进系统 S GW ServingGateway 服务网关 主管用户面 P GW PDNGatewayMME MobilityManagementEntity 移动性关系实体 主管控制面 主要接口S1 MME S1控制面S1 U S1用户面LTE Uu 空口 Page3 LTE架构简介 RAN侧有两个接口S1和X2 S1 eNB到MME或者S GW的接口X2 eNB之间的接口注 S1接口的重要性远比X2接口大 用户业务 基本上都走S1接口 X2只在切换的短暂时间段内传递一些无损业务 信令 X2只传递一些切换消息以及小区之间负荷等信息 不及UMTS的Iur 运营商曾担心X2接口有可能做成形式上开放 实际上私有的接口 即难以实现不同厂商的互连 类似UMTS的Iub接口 X2接口不是必须存在的 比如针对HomeeNB情况 X2接口很可能是没有的 这时的eNB之间切换流程走S1接口 通过MME中转 类似S1接口 X2接口控制面X2 AP基于SCTP X2用户面基则于GTP U Page4 目录 系统消息小区选择和重选连接管理测量 Page5 总体介绍 在LTE系统消息中 根据不同的重复周期和包含的内容 系统消息分为MIB SIB1 SI 1 SI 2 SI 3 SI 4 SI n等 n大于等于1 调度周期范围是40ms 80ms 160ms 320ms 640ms 1280ms 2560ms和5120ms 允许多个SI具有相同的调度周期 在LTE中SI仅仅是一条RRC消息 作为SIB的容器 目前已经确定的SIB有 SIB1 SIB2 SIB3 SIB4 SIB5 SIB6 SIB7 SIB8和SIB9 Page6 系统消息流程 系统消息通过RRC消息发给UE RRC层的消息包括MIB SIB1和SI 系统消息流程如下 图1系统消息流程 Page7 信道映射 图2传输信道映射 根据不同的传输内容 逻辑信道BCCH可以映射到BCH和DL SCH传输信道上 Page8 信道映射 对于MIB BCCH映射到BCH上 BCH映射到PBCH物理信道上 PBCH占用系统中心带宽的1 25Mhz带宽 共6个RB 这部分系统消息称为PBCH 对其他系统消息 BCCH映射在DL SCH上 在物理层上映射在PDSCH 所以这部分系统消息也称为DBCH DynamicBCH 具体的RB数量由传输块大小决定 并在PDCCH上指示 Page9 系统信息的分类 MIB DL带宽 PHICH配置 SFN SIB1 PLMNID CellGlobalID Cellbarredstatus 小区选择信息 CSG指示 其它SI内容和的调度信息 ValueTag SIB2 ACB信息 无线公共资源相关配置 UE定时器和常量 UL频点 上行带宽 SIB3 小区重选信息 服务小区信息 公共部分 速度相关参数 SIB4 5 6 7 8 邻小区信息 SIB9 HeNB的标识 Page10 系统信息调度 静态调度 LTE系统消息中的调度分为两种 一种是静态调度方法 另外一种是动态调度方法 MIB SIB1的发送采用静态调度方法 MIB固定在每个无线帧的第0号子帧内发送 MIB只占用其中特定的四个符号 UE在相应的时刻接收MIB SIB1固定在偶数无线帧里第5号子帧发送 图3SIB1的调度 Page11 系统信息调度 动态调度 除MIB和SIB1外 其他的SI都采用动态调度方法 动态调度表现在 SI和SIB的映射关系是动态的 同时SI的传输窗口也是可以配置的 调度过程 所有的SI都有相同的传输窗口 在对应SI的传输窗口内 UE连续检测PDCCH 如果发现有SI RNTI 那么表明接下来的PDSCH上有系统消息 通过PDCCH的指示信息 如TB MCS HARQ等 UE在相应的频域上接收系统消息 在PDCCH上 所有的SI都使用一个相同的RNTI 也就是SI RNTI 传输窗口是一个绝对的数值 取值范围是 1 2 5 10 15 20 40 单位是子帧 ms 在SIB1中传递给UE Page12 动态调度的映射信息 SI和SIB的映射关系是动态的 且是一对多的关系 也即在一个SI中可以包含多个周期相同的SIB 具体的映射关系配置包含在SIB1的调度信息中 目前确定的映射关系有 SIB2只能包含在SI 1中 但是SI 1还可以包含其他的SIB Page13 动态调度示意图 图4动态调度示意图 注 假设传输窗口等于5ms Page14 系统消息变化 在LTE系统消息中 在时间轴上分为变化周期 ModificationPeriod 本文简称MP 系统消息的变化只能发生在特定的无线帧上 也就是两个MP的边界 称为变化边界 ModificationPeriodBoundary 过了这个边界 新的系统消息就可以发送了 MP的长度计算公式如下 MP modificationPeriodCoff defaultPagingCycle其中modificationPeriodCoff是整数 取值范围是 1 2 4 8 defaultPagingCycle是指寻呼周期 取值范围是 320ms 640ms 1280ms和2560ms 这两个参数都是通过SIB2发给UE Page15 系统消息变化流程 系统消息的变化过程包含如下步骤 发送系统消息变化通知过程 对IDLE和connected态的UE来说 都使用paging消息来作为系统消息变化通知 eNB应该在一个完整的MP内发送多次paging消息 确保所有的UE都能可靠的收到paging消息 发送新的系统消息 在下一个MP的边界 eNB发送新的系统消息 UE收到paging消息后 判断是系统消息发生了变化 UE在下一个MP边界过了之后 立刻读取并应用新的系统消息 Page16 系统消息变化示意图 图5系统消息变化示意图 Page17 目录 系统消息小区选择和重选连接管理测量 Page18 IDLE态下UE的过程 Page19 小区选择准则 UE可使用以下两种小区选择过程 InitialCellSelection 初始化小区选择 StoredInformationCellSelection 储存信息小区选择 小区选择准则 其中 Page20 小区重选优先级概念 在小区重选里引入了绝对优先级的概念 小区重选时需要根据优先级来进行判断 小区重选优先级是由eNB控制 设置如下 E UTRAN每一频率有一优先级对于UTRAN每一频率设定一优先级对于GERAN每组频率设定一优先级对于CDMA2000还没有提出 Page21 优先级的分类 优先级的分类 公共优先级 由广播消息下发给UE 包含在各自的邻区列表里面 其中inter frequency的优先级在SIB5 UTRAN的各频率的优先级在SIB6 GERAN各组频率的优先级在SIB7 CDMA2000的频率在SIB8 UE专用优先级 由RRCConnectionRelease消息下发给UE UE专有优先级是有一个有效时间 T320 的 运营商认为该有效时间的大小为10分钟到无限大 特别的 当UE专用优先级和公共优先级共存时 UE专有优先级将覆盖掉公共优先级 Page22 小区重选测量准则 准则 其中Sintrasearch为同频小区的测量门限 Snonintrasearch为同优先级频率层和异优先级频率层或系统的测量门限 SServingCell为服务小区的Srxlev值 Srxlev为小区选择标准 如果SServingCell Sintrasearch UE可以选择不启动对同频小区的测量 如果SServingCellSnonintrasearch UE可以选择不启动对同优先级频率或低优先级频率及系统的测量 如果SServingCell Snonintrasearch UE启动对同优先级频率或低优先级频率及系统的测量 Page23 异频小区重选准则 准则 目标频率小区的SnonServingCell x值在TreselectionRAT时间内大于Threshx high 其中Threshx high为重选到高优先级频率或系统的门限高优先级频率或系统的重选准则 高优先级频率或系统中存在小区满足S准则 和UE在当前服务小区的驻留时间大于1s 低优先级频率或系统的重选准则没有高优先级频率或系统满足S准则 和服务小区的SServingCell Threshserving low 且目标频率小区的SnonServingCell x值在TreselectionRAT时间内大于Threshx low 和UE在当前服务小区的驻留时间大于1s Page24 同优先级异频小区和同频小区重选准则 同优先级频率的重选准则小区重选到同优先级频率中小区基于同频小区重选的Ranking准则 小区ranking标准定义如下 Rs为当前服务小区的ranking值 Rn为邻小区的ranking值 其中Qmeas RSRPmeasurementquantityusedincellreselections QoffsetEqualstoQoffsets nifitisvalidotherwisethisequalstoQoffsetfrequencyUE会对所有满足小区选择S准则的小区排序 如果一个小区为排序最好的小区 并且该小区为合适的小区 当满足如下条件时重选到该小区 新小区在TreselectionRAT内为比服务小区排序好的小区 和UE在当前服务小区的驻留时间大于1s Page25 目录 系统消息小区选择和重选连接管理测量 Page26 连接管理 ACB AccessClassBarring 接入类型受限 ACB 机制 UE发起RRC连接建立之前需要确认是否接入受限 目的 针对一些突发情况 避免使得小区负荷过高 SIB1下发整个小区的barring指示 这时任何UE都不允许接入 SIB2对OriginatingCalls和OriginatingSignalling分别下发对AC 0 9 的barringprobability和时间Tbarred以及accessClassBarringList 11 15 对于mobileterminatingaccess类型始终允许 除非T302running RRC建立被拒绝要求等待一段时间的情况下不允许 当UE发起RRC连接建立之前 UE取随机数 判断是否可以接入 否则需要等到Tbarred以后才允许再尝试 Page27 RRC连接建立过程举例 Page28 寻呼 Paging 寻呼的目的有两个 一是通知IDLE态UE被叫 二是通知IDLE和CONNECTED态下的UE系统消息发生了改变寻呼的时机为了降低IDLE态下UE的电力消耗 UE使用非连续接收方式 DRX 接收寻呼消息IDLE态下的UE在特定的子帧里面监听PDCCH 这些特定的子帧称为寻呼时机 PagingOccasion 这些子帧所在的无线帧称为寻呼帧 PagingFrame UE通过相关的公式来确定PF和PO的位置UE根据公式计算出PF和PO的具体位置后 UE开始监听PDCCH 如果发现有P RNTI 那么UE在相应的位置上获取Paging消息所有的UE使用相同的P RNTIPF和PO的多少决定了网络的寻呼容量 运营商可以根据不同的寻呼容量来调整相关的参数 Page29 寻呼 Paging 寻呼时机的计算 PF的确定 SFNmodT TdivN UE IDmodN PO的确定 i s UE ID N modNs其中 T 寻呼周期 取值范围是 320ms 640ms 1280ms和2560ms nB 4T 2T T 1 2T 1 4T 1 8T 1 16T 1 32T 该参数主要表征了寻呼的密度 比如 4T表示每个无线帧都有4个子帧用于寻呼 T表示每个无线帧都有1个子帧用于寻呼N min T nB Ns max 1 nB T UE ID IMSImod4096 Page30 寻呼时机的计算举例 假定 T为64 即DRX周期 640msnB 2T 一个帧有两个子帧用于寻呼 则 N min T nB T Ns max 1 nB T 2 UE ID IMSImod4096 5 PF的计算 当SFN 5 64 5 的时候 满足SFNmodT TdivN UE IDmodN 5PO的计算 i s UE ID N modNs 0 查表得出PO 第4子帧 640ms 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 无线帧 子帧 10ms 9 PF PO Page31 寻呼子帧映射关系 TDD Page32 RadioLinkFailure RLF 在RRC CONNECTED状态下 发现信号质量下降导致无线链路问题 由物理层给出 失步 指示 具体的标准正在制定 流程 发现RadioLinkProblem FFS 后 启动T310 下图的T1 尝试RL恢复 T310超时则确认是发现RLF 启动T311 下图的T2 尝试用 RRC连接重建 流程恢复RL 取源小区和取其它小区流程一样 T311超时则进入RRC IDLE 注 在T311阶段 但如果UE选择的小区没有UEcontext 即如果小区不属于原eNB或者做了切换准备的目标eNB 则eNB会拒绝UE的RRC重建 UE只能进入IDLE 即LTE没有前向切换 Page33 信令的加密和完整性保护 E UTRAN对大部分RRC信令有加密 完整性保护 PDCP 对NAS信令除了在PDCP层有加密 完整性保护以外 还有额外的加密 完整性保护 分别在UE和MME做 3GE UTRAN切换时的密钥交互由MME实现对CK IK和Kasme的转换 SGSN提供或者得到3G用的CK IK 图 E UTRAN的密钥结构 Page34 基站内切换 Page35 基站间切换 Page36 基站间切换 Page37 目录 系统消息小区选择和重选连接管理测量 Page38 测量的类型 R8仅支持对移动性的测量Intra FrequencyInter FrequencyInter RATGERANUMTSCDMA2000WiMAX 待定 R9可能会支持其它测量类型定位 Page39 测量的相关信令过程 举例 测量配置放在RRCConnectionReconfiguration消息内切换时可以在切换命令中传递目标小区的测量控制信息给UE有针对UE移动速度的3级缩放比参数 Timetotrigger 以及其它IDLE态小区重选参数 UE 终端 eNB 基站 RRC连接重配 包括LTE内测量配置信息 建立RRC连接 即UE进入激活态 根据配置进行测量和评估 测量上报 事件A2 服务小区质量差 测量上报 事件A3 A4 邻区质量好 LTE内部切换判决和执行 RRC连接重配 包括异系统测量配置信息 测量上报 事件B1 B2 邻区质量好 异系统切换判决和执行 切换命令 MobilityFromEUTRACommand Page40 测量上报 事件上报LTE内部事件A1 服务小区质量好于某个阈值A2 服务小区质量低于某个阈值A3 邻区质量比如服务小区质量好 且好于某个阈值A4 邻区质量低于某个阈值A5 邻区质量好于某个阈值 而服务小区质量低于某个阈值异系统事件B1 邻区质量高于某个阈值B2 邻区质量高于某个阈值 而服务小区质量低于某个阈值周期上报按照上报的周期 最多允许的次数的进行上报事件触发的周期上报当某个事件触发后 UE开始进行周期上报 当该事件触发条件不满足时 或者上报次数达到配置的最大值时 停止周期上报 Page41 测量事件参数 A1InequalityA1 1 Enteringcondition Ms Hys ThreshInequalityA1 2 Leavingcondition Ms HysThresh 参数描述 与A1相关公式近似 作用描述 进入A2UE启动异频测量 上报A2测量报告 eNodeB下发A4控制消息 UE起Gap 离开A2 无操作 Page42 测量事件参数 A3InequalityA3 1 Enteringcondition Mn Ofn Ocn Hys Ms Ofs Ocs OffInequalityA3 2 Leavingcondition Mn Ofn Ocn Hys Ms Ofs Ocs Off 参数描述 相对门限判决方式 Mn表示测量到的邻区的RSRP或者RSRQ Ofn表示邻区频率偏置 Ocn表示邻区偏置 Hys表示幅度迟滞 Ms表示测量到的服务小区的RSRP或者RSRQ Ofs表示服务小区的频率偏置 Ocs表示服务小区偏置 Off表示事件偏移量 作用描述 进入A3 UE上报测量报告 包含可切换的目标小区供eNodeB判决 退出A3 UE停止上报测量报告 A4InequalityA4 1 Enteringcondition Mn Ofn Ocn Hys ThreshInequalityA4 2 Leavingcondition Mn Ofn Ocn Hys Thresh 参数描述 绝对门限判决方式 Mn表示异频邻区测量的RSRP或者RSRQ Ofn表示异频邻区对应的频率偏置 Ocn表示异频邻区小区偏置 Hys表示幅度迟滞 Thresh表示异频切换的A4绝对门限 作用描述 进入A4事件 UE上报A4测量报告 包含切换候选异频小区列表 退出A4事件 无操作 Page43 测量事件参数 B1InequalityB1 1 Enteringcondition Mn Ofn Hys ThreshInequalityB1 2 Leavingcondition Mn Ofn HysThresh2InequalityB2 3 Leavingcondition1 Ms Hys Thresh1InequalityB2 4 Leavingcondition2 Mn Ofn Hys Thresh2 参数描述 绝对门限判决方式 Mn表示异系统邻区的测量结果 Ofn表示邻区频率偏置 Hys表示幅度迟滞 Thresh表示B2事件触发绝对门限 作用描述 进入B2事件 UE上报B2测量报告 包含切换候选小区列表 退出B2事件 无操作 Page44 物理层测量模型 目前LTE物理层测量模型A 物理层的测量采样层1滤波 实现相关 协议不规定采样率 是否周期采样等 只规定性能目标和B处的测量周期 B 物理层提供测量报告为高层 上报率需要满足性能目标 比如 200ms内物理层要能够提供8个intra frequency的邻区测量值层3滤波 过滤B点提供的测量 由测量控制消息提供配置 比如 测量结果 80 本次测量值 20 上次测量值C 通过层3滤波的测量 测量报告率和B一致 一个测量报告能够用于多个报告准则的评估 报告准则评估 检测是否需要在点D上报测量报告 对周期上报 则UE定时上报测量给eNB对事件上报 判断事件在一段时间内是否满足 比如 邻区信号质量 服务小区信号质量 某些偏移值 上报A3事件D UE上报测量报告给基站 Page45 举例描述与测量相关的物理层结构 系统带宽20M 6个RB 1 08M 1个RB 180K 12个子载波 CyclicPrefix 说明 1 终端对基站的测量主要是针对下行的参考信号 RS 2 每个小区的RS的分布和该小区的物理小区标识 PCI 有关系 3 测量量主要包括RS接收强度 RSRP 和RS接受质量 RSRQ 10ms 一个子帧 1ms RS参考信号 测量用 一个RE ResourceElement 1个子载波 15K PBCH PCFICH 定义PDCCH格式 PDCCH UE标识 上行资源指