本帖最后由 Helloamy2014 于 2014-12-14 17:33 编辑
我的4G之路-大妈们教你的随机接入原理
话说,随机接入这个事情,我之前用一句话说过,即人品决定。我总以为,若干年前我已经非常理解了,殊不知在要用的时候,已经完全忘记了,就好像从来没有存在我脑海中一样。瀑布汗啊,看来俺已经老眼昏花了。所以我觉得还是写一遍为好。
首先要明白,随机接入的目的是获取同步,和网络建立联系。要理解该流程,其实可以用我们现实生活中的一个例子:
假设彼时,互联网金融尚未开启,大家都还只能在去银行排队购买基金。话说,基金理财业务大妈们都玩腻了!
若大妈们都一窝蜂想去发财,银行一看,哎呀,额的神阿,我的门都被挤垮了!银行想出来个办法,让大家守守规矩,排个队吧。
首先,假设银行安排了每天服务,每次有6个队列。大妈们进门后先去取个号,假如该号是个0-63之间的随机数。大妈们选择排在某天的某个队列对应的窗口去申请服务(可能有多个用户,但每个用户随机编号不同)。此时该窗口会将业务接受情况在大厅贴出一张布告。(若接受了0用户,1用户,但不接受2用户)对于0,1用户来说,先站在那里,去查这个布告(假设同一天,还有3,4用户去另一个窗口申请服务,则查的是另外一个布告)。
0和1号大妈一查,有自己大名在上边,就乐呵呵去走后续流程了(通常6天之后)。而2号大妈则郁闷地等几天,若还是没有回应,则再间隔几天之后再去重新取随机数,悲催地再去走一遍流程。
6天之后,成功被接受业务的两位大妈用户兴冲冲去基金窗口正式购买基金,还得做个身份证验证,即用户将自己的身份证提交上去,银行返回消息中携带了你的身份证号,你就知道你业务办理成功了。
对应到LTE的随机接入:
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银行提供的服务队列,即对应某天的某个队列:Prach资源
用户取到的号,随机数:前导码
用户选择排在某天的每个队列对应的窗口去申请服务:发送msg1
窗口发出的布告:回应msg2
某天某队列对应不同布告:RA-RNTI,由Prach发送的时频位置决定;
对于0,1用户来说,在告示上找到了自己的名字,6天之后走后续流程:发送msg3
用户2:重新选取前导码,再次进行随机接入
后续流程中再次身份验证:冲突解决过程
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怎么样?大妈们已经教清楚了哈。
那接下来,就是协议描述了,就比较细节了,要是有细节描述不当,大家给指出来:
竞争随机接入: 此时没有指明前导码,UE只能自己随机选,则很可能存在碰撞的风险,因此成为竞争随机接入。有如下情况: 1)RRC连接建立请求、RRC重建请求 2)切换时重配置完成 3)上行数据到达,但上行处于失步 4)下行数据到达时未提供前导码 可以认为前3种情况都是由于MAC层触发的,因为有数据要传,比方说RRC连接建立请求消息,而第4种情况是由于PDCCH order触发。对于2)和4)而言,通常是先进行非竞争的随机接入,即先分Preamble码,若分配失败,再进行竞争随机接入。
流程如下:
1) msg1: UE选择前导码组,再随机选择一个前导码,从Prach发送上去。Prach资源从第一个可用的Prach子帧开始的3子帧中随机选择一个。
2) msg2: UE在随机接入响应窗口中(间隔2ms,长度为2-10ms)监听是否有自己的随机接入响应(通过比对Preamble 标识)。 2.1) Nodeb使用PDCCH调度msg2,并通过RA-RNTI进行寻址,其中RA-RNTI和承载Prach的时频位置有关。 2.2) msg2参数中携带的信息:backoff参数、preamble码、时间提前量、为msg3分配的资源,临时crnti。 2.3) 若msg2接收失败,则按照原有流程,再随机选择一个前导码,回退一个随机数,延迟几天后(Backoff),加大功率再发送一次,直到达到最大次数(对于PDCCH order触发不受backoff的限制)。
3)msg3: 若在msg2中收到了自己发送前导的响应,则认为随机过程成功了,保存临时CRNTI,打包一个msg3: 对于CCCH场景即(RRC连接建立和重建):传CCCH消息+NAS 标识 其他场景,即DCCH场景:传CRNTI MAC CE。 msg3发送时间通常为收到msg2后6ms的一个上行子帧。
4)msg4: 冲突解决,即在竞争窗口中等待接收msg4。 对于CCCH场景即(RRC连接建立和重建):当ue收到后,和自己发送上去的NAS ID相比较,如果相同,则认为冲突已经解决,此时临时CRNTI变为真正的CRNTI; 其他场景,即DCCH场景:UE已经上报CRNTI的情况,只要检测到CRNTI加扰的msg4,就认为成功了。
To be continued : 非竞争接入。 |