Long Term Evolution (LTE) to standard bardzo szybkiego połączenia bezprzewodowego dla urządzeń mobilnych, który był ostatnim krokiem do wprowadzenia 4 generacji technologii radiowych. Zostało zaprojektowane, żeby wspierać nowe protokoły OFDMA (Orthogonal Frequency Domain Multiple Access) oraz SC-FDMA (Single-Carrier FDMA).
Sposoby transmisji danych
Komutacja kanałów (Circuit Switching) – na czas połączenia jest wybierana droga do celu, przez którą dane są transferowane do punktu docelowego. Połączenie następuje dopiero po wybraniu dostępnych kanałów, w trakcie transmisji trasa nie ulega zmianie.
Komutacja pakietów (Packet Switching) – główną cechą jest dzielenie danych na mniejsze części zwane pakietami, gdzie każdy kawałek może być transferowany inną drogą. Są ponumerowane, więc nie ma problemu z kolejnością docierania pakietów do celu.
...
User plane (U-plane) – odpowiada za transmisję danych użytkownika.
Control plane (C-plane) – zarządza ruchem sygnalizacyjnym, jest odpowiedzialna za routing. Funkcje C-plane obejmują konfigurowanie i zarządzanie systemem.
technologie wykorzystuje sieć LTE przy transmisji pakietów. Mowa oczywiście o TDD i FDD.
TDD (Time Division Duplex) – transmisje na uplinku i downlinku znajdują się na tym samym kanale częstotliwości (nie więcej jak 20MHz). Kanał jest podzielony na dwa sloty czasowe, które mogą być wykorzystane do wysyłania i pobierania. (uplink and downlink separated in time).
In TDD mode, the uplink and downlink subframes are transmitted on the same frequency and are multiplexed in the time domain. The locations of the uplink, downlink, and special subframes are determined by the uplink-downlink configuration. There are seven possible configurations given in the standard. The following is an illustration of a TDD frame with uplink-downlink configuration set to 2 and special subframe configuration set to 6.
FDD (Frequency Division Duplex) – uplink oraz downlink korzystają z dwóch innych pasm częstotliwości (nie więcej jak 20MHz). Interferencji zapobiegamy poprzez zaimplementowanie dwóch kanałów w bezpiecznej od siebie odległości. (uplink and downlink separated by frequency)
For full-duplex FDD, uplink and downlink frames are separated by frequency and are transmitted continuously and synchronously.
Architektura sieci LTE
Zanim przejdziemy do opisu konkretnych elementów architektury LTE chciałbym przedstawić w jaki sposób dzielimy komponenty i w czego skład wchodzą.
Sieć możemy podzielić na 3 części:
E-UTRAN
EPC
PDN
E-UTRAN (Evolved UMTS Terrestial Radio Access Network) – zarządza transmisję radiową pomiędzy urządzeniem użytkownika i EPC. Tak naprawdę składa się z tylko jednego elementu – eNB.
EPC (Evolved Packet Core) – rdzeń architektury sieci LTE. Żeby opisać EPC trzeba przeanalizować elementy rdzenia: MME, S-GW, P-GW oraz HSS. Sposobem transmisji jest komutacja pakietów (packet-switching).
PDN (Packet Data Network) – sieć, która dostarcza „internet”. Bardzo ogólnikowe pojęcie.
Teraz, gdy znamy już z jakich części składa się sieć LTE oraz potrafimy co nieco powiedzieć na ich temat myślę, że możemy przejść do opisu elementów, które tworzą sieć.
Elementy E-UTRAN
UE (User equipment) – to jest urządzenie z którego łączymy się ze stacja bazową evolved-NodeB (eNB). UE możemy podzielić na 2 komponenty:
MT (Mobile Termination) – zarządza funkcjami komunikacji,
TE (Terminal Equipment) – umożliwia zaangażowanym stacjom wykonania misji, dla której ustanowiono łącze.
Oraz bardzo ważny element karta SIM (Subscriber Identity Module), nazywana również jako UICC (Universal Integrated Circuit Card). Posiada potrzebne informacje takie jak numer telefonu, czy potrafi zidentyfikować abonenta.
e-NodeB – stacja bazowa, która jest bezpośrednio podłączona do UE. Posiada 2 główne funkcje:
wysyła transmisje radiowe do wszystkich urządzeń na downlinku oraz odbiera transmisje od wszystkich na uplinku,
kontroluje niskopoziomowe operacje, wysyłając sygnały do urządzeń mobilnych.
Wszystkie stacje bazowe są podłączone między sobą przy pomocy interfejsu X2. Z UE łączy się dzięki LTE-Uu. Przekazują transmisję do EPC.
X2 – służy do połączenia dwóch urządzeń eNB (również tych dostarczonych przez innych producentów).
LTE-Uu (LTE UMTS air interface) – interfejs, który działa pomiedzy UE i eNB. Rozwiązanie C-plane kontroluje wszystkie pakiety, przegląda cały ruch, natomiast U-plane dba o transfer wszystkich danych użytkownika.
Elementy EPC
MME (Mobility Management Entity) – jest głównym węzłem odpowiedzialnym za zarządzanie i magazynowanie danych użytkownika takich jak tożsamości użytkowników, parametry ochrony czy stany mobilności. Jest to element C-plane.
S-GW (Serving gateway) – to brama U-plane to sieci E-UTRAN. Ma za zadanie zapewnić połączenie pomiędzy siecią radiową i rdzeniem.
P-GW (Packet data network gateway) – brama User Plane do sieci PDN. Zarządza pakietami przychodzącymi i wychodzącymi do PDN.
HSS (Home Subscriber Server) – pełni funkcje autoryzacyjne do sieci LTE oraz udostępnia wiele usług.
S1 – interfejs, który łączy ze sobą E-UTRAN i CN (core network). Zarządza przełączaniem, routingiem i kontroluje usługi. Dzielimy go na dwie instancje:
S1-U (S1 user plane) – dba o połączenie eNB z S-GW,
S1-MME (S1 control plane) – głównym zadaniem jest zapewnienie połączenia eNB i MME.
Basic Procedure LTE (Link)
Steps:
• 1) UE is Off
• 2) Power On UE
• 3) < Frequency Search >
• 4) < Timing Sync >
• 5) < Cell Search> : This includes MIB decoding and essential SIB decoding etc.
• Normally a UE would find multiple cells in this process
• 6) < Cell Selection >
• 7) < Initial RACH Process >
• 8) < Registration/Authentication/Attach>
• 9) < Default EPS Bearer Setup >
• 10) Now UE is in IDLE Mode
• 11) <(If the current cell become weak or UE moves to another cell regisn) Cell Reselection>
• 12) <(When Paging message comes or User make a call) RACH Process>
• 13) < Setup Dedicated EPS Bearer >
• 14) Receive data
• 15) Transmit data
• 16) (If UE power is percieved too weak by the network) Network send TPC command to increase UE Tx Power
• 17) (If UE power is percieved too strong by the network) Network send TPC command to decrease UE Tx Power
• 18) < (If UE moves to another cell region) Network and UE perform Handover procedure >
• 19) User stop call and UE gets into IDLE mode
• NOTE 1 : The steps from 7) and onwards would be same or similar to every UE and every situation, but there can be many variations in procedure 3) ~ 6). Usually 3)~4) is determined by the internal algorithm implemented in Modem chipset.
RACH
RACH stands for Random Access Channel. This is the first message from UE to eNB when you power it on.
Before UE decided to send RACH signal (RACH preamble), there are many preconditions to be met as described in From Power-On to PRACH.
From Power-On to PRACH steps:
• I) UE is Off
• II) Power On UE
• III) < Frequency Search >
• IV) Time and Frame Synchronization : In this process, PSS and SSS will be decoded as well.
• V) PCI (Physical Cell ID) detection
• VI) MIB decoding : W tym procesie UE może określić przepustowość systemu i tryb transmisji(Transmission Mode) . (Jak widać w strukturze ramki łącza w dół(Downlink Framestructure), MIB/PBCH znajduje się na 6 RB wokół częstotliwości środkowej. Zatem sukces dekodowania MIB nie gwarantuje, że jakość sygnału w całym paśmie jest dobra)
• VII) Detect CSR (Cell Specific Reference Signal) and perform Channel Estimation and Equalization. W tym procesie UE wykryje/zmierzy sygnał odniesienia w całej szerokości pasma systemu. Tak więc RSRP/RSRQ zmierzone na tym etapie może być dobrym wskaźnikiem ogólnej jakości sygnału.
• VIII) Decode PDCCH and extract DCI information for SIB. PDCCH is spread across the whole bandwidth, so the signal quality across the whole bandwidth should be good enough for this step.
• viii) SIB deconding (SIB1 should be decoded first and then SIB2 and then remaining SIBs)
• IX) < Cell Selection > : UE may find multiple suitable cells, but it try camp on to HPLM cell with the highest priority
• X) < Initial RACH Process >
Note 1 : UE may repeat the step iii)~viii) multiple times before it finds a suitable cell. This sequence is part of Cell Search process.
Note 2 : PCI (step v) will be automatically derived as a result of step iv).
(słownik i rozdziały do RACH)
Frequency Search - opisane niżej (Link) Frequency and Bandwidth Detection
Time and Frame Synchronization opisane niżej (Link) PSS (Primary Synchronization Channel)
PSS is a specific physical layer signal that is used for radio frame synchronization.
(Link)SSS (Secondary Synchronization Channel)
SSS is a specific physical layer signal that is used for radio frame synchronization.
(Link)PCI Physical Cell ID is an indentification of a cell at physical layer
(Link) MIB (Master Information Block) MIB is special signal that carries the following information. As you see, you can get the System Bandwidth and SFN by decoding MIB.
(Link) i) DL Bandwidth, Number of Transmit Antenna
ii) System Frame Number (SFN)
iii) PHICH Configuration
iv) Transmit every 40 ms , repeat every 10 ms
Downlink Framestructure (Link) PDCCH (Physical Download Control Channel) PDCCH is a physical channel that carries downlink control information (DCI)
(Link) Cell Selection opisane niżej (Link) Cell Search opisane niżej (Link)
(wypisane wyżej)
Frequency and Bandwidth Detection
i) Search the center frequency
ii) Decode PSS (Primary Sync Signal)
iii) Decode SSS (Secondary Sync Signal)
Note 1 : If UE combined the result of PSS, SSS, UE can figure out Cell ID.
iv) with the result of step ii) and iii), UE can detect cell specific Reference Signal
v) Decode BCH which occupies 72 subcarriers (6 RBs) at the center frequency.
vi) BCH (MIB) tells the frequency information of the system (eg. System Frequency Bandwidth)
Bandwidths
The bandwidths defined by the standard are 1.4, 3, 5, 10, 15, and 20 MHz.
Cell ID Physical Cell ID is an indentification of a cell at physical layer (Link)
BCH (Physical Broadcast Channel Carries cell-specific information)
PBCH is a special channel to carry MIB and has following characteristics :
-It carries only the MIB.
-It is using QPSK -modulacja polegająca na dwubitowym kodowaniu transmitowanego sygnału na 4 ortogonalnych przesunięciach fazy.
-Mapped to 6 Resource Blocks (72 subcarriers), centered around DC subcarrier in sub frame 0.
-Mapped to Resource Elements which is not reserved for transmission of reference signals, PDCCH or PHICH
LTE frame (to explain RB - Resource Blocks):
There are six time units in lte frame: frame, half-frame, subframe, slot, symbol, and the basic time unit (Ts)
Time Unit Value
Frame 10 ms
Half-frame 5 ms
Subframe 1 ms
Slot 0.5 ms
Symbol (0.5 ms) / 7 for normal CP
(0.5 ms) / 6 for extended CP
Ts 1/(15000 * 2048) sec » 32.6 ns
Below is an illustration of an FDD frame:
A resource block (RB) is the smallest unit of resources that can be allocated to a user. The resource block is 180 kHz wide in frequency and 1 slot long in time. In frequency, resource blocks are either 12 x 15 kHz subcarriers or 24 x 7.5 kHz subcarriers wide The number of subcarriers used per resource block for most channels and signals is 12 subcarriers.
Control Channels :
-BCH - opisany powyżej
-PCFICH Physical Control Format Indicator Channel
Contains information about the number of OFDM symbols used for PDCCH in a subframe.
-PDCCH Physical Downlink Control Channel
Contains scheduling information.
-PHICH Physical Hybrid ARQ Indicator Channel
Carries hybrid-ARQ ACK/NACK.
Shared channel:
PDSCH The physical downlink shared channel
contains the data being sent to users.
Multicast channel:
PMCH The Physical Multicast Channel () supports the MBMS (Multimedia Broadcast/Multicast Service) and carries data that is intended for multiple users.
(wypisane wyżej)
Time and Frame Synchronization
Na wysokim poziomie proces synchronizacji czasu można opisać w następujący sposób.
I) UE dekoduje synchronizację podstawową (Primary) za pomocą trzech różnych Primary Sync Sequence(PSS) i ustala, która sekwencja jest przypisana do komórki i uzyskuje podstawową synchronizację czasu.
II) Zastosuj podstawową sekwencję synchronizacji do dekodowania Secondary Sync code(SSC) i ustal, która sekwencja jest przypisana do komórki.
This Sync detection is done every 5 ms.
Jak wspomniałem w poprzedniej sekcji, trzy różne sekwencje są używane jako podstawowy sygnał synchronizacji i istnieje mapowanie jeden do jednego między każdą z trzech sekwencji a identyfikatorem komórki ID w ramach cell identity group. Po wykryciu przez UE tej grupy tożsamości komórki, może on określić taktowanie ramki.
Na podstawie tej grupy tożsamości komórki, UE również ustala, która sekwencja pseudolosowa jest używana do generowania sygnału odniesienia w komórce.
III) Once this timing sync get established, UE can decode MIB and figure out SFN number since MIB carries SFN number (System Frame Number)
Jeśli zagłębisz się w dalsze szczegóły, będziesz potrzebować kilku dodatkowych kroków w następujący sposób (krok (1) i krok (2)). Aby wykryć PSS i SSS, musisz dokładnie pobrać dane z sekwencją określonych elementów zasobu. Aby dokładnie wyodrębnić dane z określonych elementów zasobów, musisz znać dokładną granicę symbolu (próbka początkowa i próbka końcowa symbolu OFDM). Po wykryciu dokładnej granicy symbolu można wykryć przesunięcie częstotliwości (rodzaj błędu częstotliwości), aby dodatkowo skompensować sygnał. W pewnym sensie te dwa kroki są trudniejsze niż wykrywanie PSS, SSS.
(LINK)
słownik:
PSS (Primary Synchronization Channel)
PSS is a specific physical layer signal that is used for radio frame synchronization. It has characterstics as listed below.
Mapped to 72 active sub carriers(6 resource blocks), centered around the DC subcarrier in slot 0 (Subframe 0) and slot 10 (Subframe 5) in FDD.
Mapped to 72 active sub carriers(6 resource blocks), centered around the DC subcarrier in slot 2 (Subframe 2) and slot 12 (Subframe 6) in TDD.
Made up of 62 Zadoff Chu Sequence Values
Used for Downlink Frame Synchronization
One of the critical factors determining Physical Cell ID
SSS (Secondary Synchronization Channel)
SSS is a specific physical layer signal that is used for radio frame synchronization. It has characterstics as listed below.
Mapped to 72 active sub carriers(6 resource blocks), centered around the DC subcarrier in slot 0 (Subframe 0) and slot 10 (Subframe 5) in FDD.
The sequence of SSS in subframe 0 and the one in subframe 5 are different from each other
Made up of 62 Scrambling Sequence (based on m-sequence)
The value in odd indexed resource element and the one in even indexed resource elements is generated by different equation
Used for Downlink Frame Synchronization
One of the critical factors determining Physical Cell ID
(wypisane wyżej)
the minimum condition is to meet Cell Selection Criterion :
i) Czy moc nadawcza komórki jest wystarczająco silna, aby mogła zostać rozpoznana/wykryta przez UE? (Kryteria siły sygnału/jakości)
ii) Czy PLMN komórki jest akceptowalny przez UE? (kryteria wyboru PLMN)
iii) Czy typ usługi komórki jest akceptowalny przez UE? (Kryteria rodzaju usługi)
slownik:
PLMN - public land mobile network, publiczna sieć naziemnej łączności ruchomej
HPLMN – home PLMN, macierzysta sieć abonenta,
VPLMN – visited PLMN, sieć w której aktualnie znajduje się abonent (może to być jego macierzysta sieć, lub należąca do innego operatora, gdy abonent znajduje się w roamingu)
możliwe rozne scenariusze, nowy telefon, wylaczenie i wlaczenie starego,wymiana karty sim itp:
Case 1 : Initial Cell Selection
Case 2 : Stored Cell Selection
Case 3 : Cell Reselection
(wypisane wyżej)
Idle Mode Procedure
Kiedy po raz pierwszy pracowałem po stronie symulatora sieciowego, termin „bezczynny” miał dla mnie bardzo jasny sens. Jest naprawdę tak, jak brzmi. Po stronie sieci „bezczynny” to prawdziwy „bezczynny”, co oznacza „nierobienie prawie nic”. Jedyną rzeczą, jaką wykonuje sieć w trybie bezczynności, jest ciągłe przesyłanie MIB/SIBs w oparciu o wcześniej zdefiniowany harmonogram i ciągłe sprawdzanie, czy wykrywa jakiekolwiek PRACH z dowolnego UE. Jeśli zobaczysz dziennik sieciowy, nie zobaczysz tam żadnego znaczącego zdarzenia.
Kiedy jednak przesiadłem się do zespołu deweloperskiego UE, pierwszą rzeczą, która mnie zaskoczyła, było to, że „bezczynność” nie oznaczałaby „prawie nic nie robienia” po stronie UE. Mówiąc trochę przesadnie, „bezczynność” to stany, w których UE jest najbardziej zajęta”.
W skrócie, Idle Mode Procedure to zbiorcza nazwa wszystkich procedur, które mają miejsce podczas włączania zasilania i „po włączeniu”. Główne procedury w trybie bezczynności można opisać w następujący sposób:
i) Pomiar komórek (pomiar jakości sygnału sąsiednich komórek)
ii) Wyszukiwanie komórek/Wyszukiwanie PLMN (wykrywanie PLMN komórek i określanie, na którą komórkę będzie się napastować)
iii) Wybór komórki (określ komórkę i przeprowadź rejestrację)
iv) Ponowny wybór komórki (Zmień komórkę z istniejących komórek na inną komórkę)
„Wyszukiwanie komórek” Cell Search na tej stronie oznacza zbiorczy termin reprezentujący połączoną procedurę pomiaru, oceny, procesu wykrywania (Measurement, Evaluation, Detection process.)
Jest to bardzo ściśle związane z procesem wyboru komórki, ponieważ UE najpierw przechodzi przez ten proces wyszukiwania, zanim przejdzie przez wybór komórki.
Również ten proces ma duży wpływ na zużycie energii UE w trybie bezczynności.
Podstawowa terminologia
Cykl DRX: Jest to rodzaj zegara (Timer). Proces Pomiar/Ocena/Wykrywanie odbywa się w określonym odstępie czasu określonym w liczbie cykli DRX. (W przypadku trybu bezczynności, ten cykl DRX jest określany przez sieć przez SIB1)
Scan - Skanowanie : Ten termin nie jest częstotliwością używaną w żadnej specyfikacji, ale większość UE (chyba całe UE) wykonuje ten proces. Jest to proces dostrajania do określonej częstotliwości i pomiaru najprostszej jakości sygnału (np. RSSI). Zwykle przed pomiarem, proces oceny UE najpierw wykonuje skanowanie i wybiera „małą liczbę kandydatów”, aby przejść przez następny krok (np. pomiar, ocena). Jeśli UE przechodzi bezpośrednio do etapu pomiaru, oceny dla wszystkich możliwych częstotliwości i pasm, jest to zbyt czasochłonne i poważnie energochłonne.
Measurement - Pomiar : Proces pomiaru RSRP, RSRQ
Evaluate Ocena : Przetwarzanie sprawdzania kryteriów wyboru komórki w oparciu o wynik kroku „Pomiar”
Detect -Wykryj : Proces dostrajania do określonej częstotliwości i przechodzenia przez proces synchronizacji oraz dekodowania podstawowych informacji o komórce (np. Fizyczny identyfikator komórki i podstawowe informacje MIB/SIB).
RSSI: - (Received Signal Strength Indicator) - miara pomocnicza; wskaźnik siły odbieranego sygnału włącznie z zakłóceniami przez co słabo przekłada się na moc sygnału użytecznego
Kiedy po raz pierwszy włączysz urządzenie lub Twoje urządzenie znajdzie się poza zasięgiem i spróbujesz wykryć/przeszukać nową komórkę,
UE nie ma pojęcia, na jakiej częstotliwości ma próbować obozować.
Może istnieć 276 możliwości częstotliwości, z których eNB będzie korzystał. W takim razie jak UE może wykryć/znaleźć komórkę (NodeB), na której by się obozował?
Można wypróbować wiele różnych algorytmów.
Algorytmy te nie są zdefiniowane w 3GPP, więc wszystko zależy od implementacji po stronie UE lub implementacji chipsetu.
Jednym z najbardziej prawdopodobnych algorytmów może być:
i) UE dostroi się do każdego kanału, który obsługuje i mierzy RSSI.
(RSSI jest po prostu pomiarem dowolnej energii/mocy, jakie może zmierzyć. Ten pomiar nie wymaga żadnego procesu kodowania kanału. Na tym etapie UE nie musi wiedzieć nic o sieci. Na tym etapie UE nie próbuje dekodować PCPICH (w WCDMA) lub Sync/Reference Signal (w LTE) w celu wykrycia fizycznego identyfikatora komórki. Po prostu mierzy moc każdego kanału. Gdy UE mierzy RSSI dla każdego kanału, tworzy listę wszystkich numerów kanałów ze zmierzonymi RSSI.
ii) Następnie UE przechodzi przez listę z etapu i) i oblicza wszystkie kanały, które pokazują wartość RSSI większą niż próg (ten próg jest również do implementacji UE/chipset, nie określony przez 3GPP).
Wtedy pytanie brzmiałoby: „Każda częstotliwość z wartością Passing RSSI może być tą, na której UE może obozować?”. Odpowiedź brzmi „Niekoniecznie”. >
Aby znaleźć bardziej odpowiedniego kandydata do obozowania, UE wykonuje następujące kroki.
iii) UE dekoduje PCPICH i mierzy moc oraz wykrywa ID komórki fizycznej od każdego kandydata z etapu ii).
(Niektórzy kandydaci dają pomyślny wynik, inni nie. UE sporządza listę wszystkich udanych prób).
iv) Z listy z pomyślnym wynikiem z kroku iii), UE dekoduje MIB dla każdego kandydata. Dzięki tej procedurze UE może teraz stworzyć listę częstotliwości, identyfikatory fizycznej komórki (PSC w przypadku WCDMA) i PLMN.
v) W oparciu o informacje USIM i tabelę kandydatów z kroku iv) może ustalić, która komórka jest rzeczywistą komórką kandydującą, na której można się skupić i spróbować zdekodować Informacje o systemie i przejść do procesu rejestracji.
Jeśli UE nie znajdzie żadnej macierzystej komórki PLMN w kroku v) powyżej i znajdzie tylko komórkę VPLMN, będzie nastroić się na komórkę VPLMN. Ale kiedy przejdzie w tryb bezczynności w komórce VPLMN, UE spróbuje przeprowadzić wyszukiwanie komórki za pomocą HPLMN. Proces ten może obejmować wszystkie etapy opisane powyżej lub nieco uproszczony proces w zależności od implementacji UE.
Zazwyczaj ten proces wyszukiwania HPLM odbywa się okresowo, jak pokazano poniżej. Cykl wyszukiwania (okresowość wyszukiwania HPLMN jest określona przez parametr USIM, ale szczegółowy algorytm wyszukiwania zależy od implementacji UE). Okres oznaczony jako „backoff” nie jest zdefiniowany przez 3GPP.
Jeśli UE przeprowadza to okresowe wyszukiwanie w obszarze, w którym nie ma HPLMN, zbyt mocno rozładowałoby to baterię.
Tak więc, aby zaoszczędzić energię, większość producentów UE/producentów chipsetów ma tendencję do wdrażania pewnego rodzaju metody „odczekiwania”.
Cell Measurement/Evaluation (Pomiar/Ocena)
UE wykonuje pomiar dla obsługującej komórki w każdym cyklu DRX i sprawdza, czy spełnia kryteria wyboru komórki. Jeśli z powodzeniem znajdzie komórkę spełniającą kryteria w określonej liczbie prób, pozostaje w komórce, ale jeśli nie znajdzie komórki obsługującej w określonej liczbie prób (patrz tabela poniżej), powinna zainicjować pomiar/ ocena dla wszystkich sąsiednich komórek, która jest określona przez informacje systemowe obsługującej komórki.
Ponowny wybór komórki jest rodzajem mechanizmu zmiany komórki po tym, jak UE jest nastrojona na komórkę i pozostaje w trybie IDLE. Ma to na celu umożliwienie UE połączenia się z komórką, która ma najlepsze warunki spośród wszystkich komórek, na które UE może się przyczepić. Ale UE nie zmienia komórek losowo, używa zestawu dość skomplikowanych kryteriów i algorytmów dla tego procesu ponownego wyboru. Szczegóły tych kryteriów i algorytmów zostaną opisane później, ale ogólne wytyczne są następujące:
Kryteria pierwszego poziomu: bezwzględny priorytet
Kryteria drugiego poziomu: Jakość łącza radiowego
Kryteria trzeciego poziomu: Dostępność komórki
Kiedy włączasz UE, zwykle dzieje się to w następującej kolejności.
i) Wykrywanie/wyszukiwanie komórek
ii) Wybór komórki
iii) RACH i zakończenie rejestracji
iv) < W BEZCZYNNOŚCI >
v) Kontynuuj pomiar RSRP/RSRQ dla zarejestrowanej komórki;
vi) jeśli RSRP/RSRQ jest bardzo słaby lub niewykrywalny, przejdź do kroku i) w celu znalezienia innej komórki
jeśli RSRP/RSRQ jest co najmniej mierzalne, ocenia < Kryteria ponownego wyboru komórki >
wykonaj ponowny wybór komórki, jeśli kryteria są spełnione
pozostań w bieżącej komórce, jeśli kryteria nie są spełnione
Krok vi) jest najbardziej skomplikowanym procesem w fazie bezczynności i na tej stronie zajmę się głównie <Kryteriami ponownego wyboru komórek>. Zrozumienie tych kryteriów jest najważniejszą rzeczą we wdrażaniu i testowaniu ponownego wyboru komórek.
Jak ustalany jest priorytet ponownego wyboru komórki?
Istnieją w przybliżeniu trzy różne sposoby informowania UE o priorytecie ponownego wyboru, jak wymieniono powyżej: (szczegóły w 36.304 5.2.4.1 Obsługa priorytetów ponownego wyboru).
i) Informacje o systemie
ii) Komunikat zwolnienia połączenia RRC
iii) Dziedziczenie po innym RAT( Radio Access Technology )
RRC- The Radio Resource Control (RRC) protocol is used in UMTS, LTE and 5G on the Air interface. It is a layer 3 (Network Layer) protocol used between UE and Base Station.The major functions of the RRC protocol include connection establishment and release functions, broadcast of system information, radio bearer establishment, reconfiguration and release, RRC connection mobility procedures, paging notification and release and outer loop power control
Jak wykryć i ponownie wybrać inną komórkę LTE będąc w komórce LTE (LTE to LTE Cell Reselction)?
Aby UE mógł ponownie wybrać jedną komórkę LTE na inną komórkę LTE, wynik wewnętrznej oceny po stronie UE (SrxLev i Squal) powinien spełniać określone kryteria, w przeciwnym razie może nawet nie monitorować (zmierzyć) sąsiedniej komórki i w rezultacie nie wykonałby ponowny wybór. LTE SIB1,SIB3 i SIB4 definiują różne parametry mające wpływ na wynik oceny i oczekiwane zachowanie po stronie UE jest opisane w 36.304 5.2.4.2 Reguły pomiaru dla ponownego wyboru komórki.
Jak pozwolić UE ponownie wybrać komórkę nie określoną w konfiguracji sąsiedniej komórki SIB?
Co zrobić, jeśli chcę pozwolić UE ponownie wybrać te komórki, które nie są wymienione w SIB? Najprostszym sposobem byłoby wyłączenie (zmniejszenie mocy komórki według kryteriów wyboru komórki) wszystkich komórek wymienionych w SIB, a następnie UE wykonałoby wyszukiwanie PLMN. Ale ściśle mówiąc, byłoby to traktowane jako selekcja komórek, a nie reselekcja,
SIB Scheduling
http://www.sharetechnote.com/html/BasicProcedure_LTE_SIB_Scheduling.html
LTE to LTE Handover HO
HO jest procesem, w którym UE zmienia CELL
Ogólna logika jest prosta, a proces ten jest taki sam (lub przynajmniej bardzo podobny) w każdej technologii.
i) UE jest połączone z komórką (nazwijmy ją „Komórką A”).
ii) Teraz wystąpiła sytuacja, która wymaga przekazania.
iii) Sieć wysyła polecenie "signal quality measurement" do UE dla Target CELL („Komórka B”), do której nastąpi przełączenie.
iv) UE wykona pomiar i zgłosi „wynik pomiaru” do sieci za pośrednictwem bieżącej komórki (Komórka A).
v) Sieć ocenia wynik pomiaru zgłoszony przez UE.
vi) Jeśli wynik oceny okaże się dobry do przekazania, Sieć wysyła do UE polecenie „Change Cell”.
vii) UE przeprowadza proces zmiany komórki.
viii) Jeśli proces zmiany komórki zakończy się prawidłowo, UE wysyła do sieci komunikat „zakończenie zmiany komórki” przez komórkę docelową (Komórka B).
"Signal quality measurement command" ==> RRC Connection Reconfiguration
"Measurement Result" ==> Measurement Report
"Change Cell Command" ==> RRC Connection Reconfiguration
"Cell Change Compeletion Message ==> RRC Connection Reconfiguration Complete
Możesz zauważyć, że LTE używa tego samego komunikatu o nazwie „Rekonfiguracja połączenia RRC” RRC Connection Reconfiguration zarówno dla „Polecenia pomiaru jakości sygnału”, jak i „Zmiany polecenia komórki”.
this is mainly for UE side aspect of Handover process.
Step | Direction | Message | Target Cell | Memo |
1 | UE <---> SS | < Power On and Registration > | Cell 1 | |
2 | UE <---> SS | < Now UE is in IDLE mode > | Cell 1 | |
3 | UE <--- SS | Paging | Cell 1 | |
4 | UE ---> SS | RRC Connection Request | Cell 1 | |
5 | UE <--- SS | RRC Connection Setup | Cell 1 | |
6 | UE ---> SS | RRC Connection Setup Complete | Cell 1 | |
7 | UE <--- SS | Security Mode Command | Cell 1 | |
8 | UE ---> SS | Security Mode Complete | Cell 1 | |
9 | UE <--- SS | RRC Connection Reconfiguration | Cell 1 | reactivating default EPS Bearer |
10 | UE ---> SS | RRCConnectionReconfigurationComplete | Cell 1 | |
11 | UE <--- SS | RRC Connection Reconfiguration | Cell 1 | Measurement Control for Target Cell |
12 | UE ---> SS | RRCConnectionReconfigurationComplete | Cell 1 | |
13 | UE ---> SS | Measurement Report | Cell 1 | |
14 | UE <--- SS | RRC Connection Reconfiguration | Cell 1 | Handover Command |
15 | UE ---> SS | PRACH | Cell 2 | |
16 | UE <--- SS | RACH Response | Cell 2 | |
17 | UE ---> SS | RRCConnectionReconfigurationComplete | Cell 2 | PASS/FAIL |
18 | UE <--- SS | ueCapabilityEnquiry | Cell 2 | |
19 | UE ---> SS | ueCapabilityInformation | Cell 2 | |
20 | UE ---> SS | ulInformationTransfer + Detach Request | Cell 2 | |
21 | UE <--- SS | RRC Connection Release | Cell 2 | |
Handover types division:
-Simple (2UE) vs complex (3UE)
-Intra vs Inter (eNB, Cell, Fspx)
-Cascaded vs non Cascaded
-Inter RAT (LTE - WCDMA) vs Intra RAT
Typical HO signalization
-source POV
-target POV
HO vs RCR signalization
Data forwarding
downlink
uplink
Handover cancel
PDCP Status Reports
..
Typical HO signalization
source POV
For every handover or rcr case on the source side procedure is initiated with TUP_DataForwardSetupReq received from UEC
1 Next step of forwarding procedure setup is stopping schedule for source UE
To do that Mac_StopSchedulingReq is sent internally to Rlc_Support.
2 Based on that msg Rlc_Support sends PS_StopSchedulingReq to serving Mac_PS
3 As soon as Rlc_Support receives response from Mac_PS it responds via Mac_StopSchedulingResp to L2_DataMgr
4 While L2DataMgr is handling response for Mac_StopSchedulingReq it fullfils Tup_DataForwardSetupResp with important parameters for handover procedure
and send it back to UEC.
Tup_DataForwardSetupResp provides parameters based on which
interPool cases: Tup_PdcpEnableReq (msg for ho target) is sent from C-plane
In intraPool cases: source side triggers internally TUPINT_IntraPoolPdcpEnableReq
Typical HO signalization
target POV
Those three mentioned triggers are essential for basic HO procedure:
-TUP_SecurityConfigReq
-TUP_PdcpEnableReq
-First UL srb1 packet
Not always they come to target side in the same order
Target POV –
user setup
Target UE is not typical ue where RACH procedure could be
observed, UE is set up already with bearers.
UserSetupReq already contains parameters important for
Handover and Reestablishment procedure.
TUP_UserSetupReq:
EHandoverType handoverType; Specifies handover type (in interRat cases it
can be changed by TUP_PdcpEnableReq
TUeId sourceUeId; Source UE data
TCellId sourceCellId;
CellId where source UE is located
TBoolean suspendUlTx; Parameter for additional
UL traffic blockage in RCR cases
STupRbInfoUserSetup rbList [ ]
TDrbId drbId; Id for data
radio bearers
ERlcMode rlcMode; AM/UM mode
specification
EDataForwarding dataForwardingType; Forwarding type No, Dl, Ul, UlDl
Target POV – security config
TUP_SecurityConfigReq:
TCellId lnCelId target
information
TCrnti crnti
TUeId ueId
TUeIndexL3 ueIndex
STupSecurityInformation
securityInformation:
TKey kRrcInt, kRrcEnc,
kUpEnc; keys for
encryption/decryption
EIntAlgorithm
intAlgorithm; integrity algorithm option
EEncAlgorithm encAlgorithm; encyrption algorithm
option
Target POV – pdcp enable
- TUP_PdcpEnableReq and STupRbInfoPdcpEnable
The message is mandatorily needed to update the COUNT value
of AM DRBs, that maintain their Sequence Number and HFN during HO or RCR (
RRC Connection Reestablishment). For UM DRB and SRB values
of COUNT is reset during HO.
In intraFSP cases count values are provided
internally via TUPINT_IntraPoolPdcpEnableReq
Target POV – first UL packet on srb1
Additionally for handover and reestablishment procedure target side should receive at least one UL packet on srb1 to proceed with UL/DL traffic unblock
(inter/intra RAT):
Target POV – pdcp enable handover type specialization
So why EHandoverType handoverType is included in TUP_UserSetupReq
and TUP_PdcpEnableReq ?
It is because handover
inter-RAT or Intra-RAT is not presented on target cell in
handover preparation timing for c-plane
TUP_UserSetupReq message indicating HO type "4=Inter
eNB over X2 interface HO" BUT
in TUP_PdcpEnableReq message the final type "6=Inter RAT to LTE HO"
HO vs RCR
difference between HANDOVER and REESTABLISHMENT procedure is
that in RCR target receives one or sometimes two additional messages
TUP_ResumeReq - The purpose of the message is to
resume UL/DL SRB2 and DRBs data transmission from the eNB U-Plane point of view.
TUP_ResumeUlTxReq – if suspendUlTx flag is set on in
TUP_UserSetupReq (see LTE_UP_3572), the UL transmission can be started only
after this msg
Data forwarding DL
source POW
For data forwarding analysis important thing to
understand is that each UE in PDCP layer has its own data queues:
s1queue – keeps packets received from S-GW
x2queue – keeps packets received from forwarding
Source send forward data to targets x2 queue .
Source will store a copy of the forwarded data
packet to its internal data buffers during the handover in case of HO cancel
Data forwarding DL
target POW
HO Cancel
PDCP Status Reports
