什么是“连接态”

 新闻资讯     |      2019-09-18 09:53

  从《LTE系统信息(2)-SIB的周期调度》里我们已经知道,UE所需的系统信息绝大多数都包含在不同的SIB块里,分别由SIB1消息和SI消息广播到UE。携带的这些参数信息一般情况下都不会发生变化,但世事无绝对,考虑到网侧某些特定情况下可能需要对一些参数进行修改,比如修改SIB1中的RACH参数,或者修改SIB2中的ac-BarringInfo参数,因而需要增加一种机制,可以让SIB参数有变更的时候,UE能及时的获取到更新之后的系统信息

  可能有的同学会问了,UE难道不会在每个系统信息的周期时刻都去解码吗?UE显然是知道所有每个系统信息的发送时刻的,eNB也是周期广播的,所以只要UE愿意去读,是能及时获取到最新的系统信息的,那为什么UE不去这么做呢?因为在很多情况下系统信息是不会变化的,如果让UE在已经获取了系统信息的情况下,仍然每隔几十ms不间断的去读系统信息,那是比较费电的。功耗问题是影响UE整体性能的一个非常关键的问题,其它诸如寻呼、CDRX机制也是基于类似的出发点考虑的。

  既然UE不会在每个系统信息的发送时刻都去读,那什么时候UE需要去读呢?当发生下面场景中的其中一种时,UE就需要去获取或重新获取系统信息:

  上面这5种场景可以归纳为当UE进入一个新的服务小区之后,需要获取该小区的系统信息。

  (7)收到ETWS消息指示。由寻呼消息中是否出现etws-Indication字段决定。

  (8)收到CMAS消息指示。寻呼消息中是否出现cmas-Indication字段决定。

  上面这3种场景可以归纳为服务小区中的广播参数发生了变化,需要UE重新获取。

  (1)发送系统信息变更指示。eNB会给UE发送一个系统信息变更指示,告知UE在接下来的系统变更周期中需要重新读取系统信息。UE一旦收到系统信息变更指示,就会在下个变更周期的起始位置开始获取新的系统信息。UE在解码到新的系统信息之前,需要继续使用旧的系统信息参数。

  如图2所示,不同的颜色块代表不同的系统信息。在系统变更周期n里,UE收到了系统变更指示,但此时的系统信息仍然是旧的系统信息,即图中的红色标识块,在接下来系统变更周期(n+1)里,网侧开始广播新的系统信息块,即图中的粉色内容。黄色的系统信息块在此过程中没有改变。

  博文《DRX不连续接收(2)-寻呼Paging》里已经说过,在寻呼消息结构体里有个可选字段systemInfoModification,这个字段表示除SIB10/SIB11/SIB12之外的系统信息是否有改变,如下面的图3所示。如果UE解码寻呼信息时发现包含了该字段,则认为网侧会在下一个系统变更周期内修改系统信息,UE需要执行系统信息变更过程,无论当前UE处于RRC-IDLE态还是处于CONNECTED态。寻呼消息中携带的系统信息变更指示只是一个标记位,只能告诉UE“系统信息有修改”这个简单的信息,无法告诉UE具体是哪些系统信息要修改。

  SIB1里包含了一个systemInfoValueTag字段,可以通过这个字段,来判断当前除MIB/SIB1/SIB10/SIB11/SIB12之外的系统信息是否仍然有效,如下面的图4所示。systemInfoValueTag字段的取值范围是0~31,网络每执行1次系统信息变更过程,就将该字段递增1,UE侧通过该值是否发生变化来判断是否需要执行系统信息变更过程。

  如果在一个变更周期内UE没有收到寻呼消息,UE可能会认为在接下来的一个变更周期里不会发生系统信息变更。所以,如果网侧要修改系统信息参数(除ETWS和CMAS),应该要发送寻呼消息,且在寻呼消息里增加systemInfoModification字段。

  如何让UE及时的获知系统信息的变化,最开始是由Motorola在2007年韩国的一次3GPP会议中提出来的。Moto提出:首先可以在MIB中增加一个mib_value_tag字段,用来表示SIB1或其它SIB块是否发生了改变;同时,在SIB1中为每个其它的SIB块绑定一个sib_value_tag字段,这些字段用来表示某个具体的SIB块是否发生了变化。这样设计之后,eNB就可以通过修改MIB中的mib_value_tag字段和SIB1中的sib_value_tag集字段,来控制UE读取系统信息的行为。熟悉GSM-RR/RRC协议的同学会发现,这个原始的方案类似于GSM中SI-type13消息的BCCH_CHANGE_MARK和SI_CHANGE_FIELD字段的设计,感兴趣的同学可以看看44018和44060这两篇协议。

  仔细研究一下会发现,仅仅这样实现系统信息的变更过程是不行的,为什么呢?因为UE不会一直去读取系统信息(MIB和SIB),UE无法准确的知道网侧什么时候修改系统信息参数,所以这里就需要给UE再绑定一个定时器(比如GSM中使用30s定时器)。当定时器超时之后,每个UE就主动的重新读取MIB消息,检测其中的mib_value_tag字段,一旦mib_value_tag字段发生了改变就去重新读取SIB1消息,检测其中的sib_value_tag值,从而确定其它的SIB块是否发生了变化。

  到了这里是不是就可以了呢?同样的有问题。因为什么时候开启这个定时器是有讲究的。服务小区广播的系统参数一旦改变,那么这个小区内所有的UE都应该同时去获取更新后的系统信息,如果不同UE的定时器开启时间不一致,就会导致有的UE已经收到了新的系统信息参数,而有的UE却还是旧的系统信息参数。所以规定:一旦UE解码到MIB之后就开启该定时器。这样,同一个小区里所有的UE就可以保持系统信息更新过程的同步。

  《DRX不连续接收(2)-寻呼Paging》里已经分析过,对于同一个服务小区里的不同UE来说,寻呼消息的发送时刻是与IMSI相关的,不同的UE对应的寻呼时刻并不相同。为了保证所有UE能同时读取到更新后的系统信息,所有UE只能从统一的“指定时刻”去读取系统信息。.不同的UE在接收到value_tag之后不要急着去读新的系统信息,而只在到了“指定时刻”才去读系统信息。这个“指定时刻”就是通过前文所述的“系统变更周期”来区分。

  经过这样的优化之后,UE就可以通过读取寻呼消息中的paging_value_tag字段和SIB1中的sib_value_tag字段,来判断是否需要重新读取系统信息了。

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