|
一：概述 因為空口的不可預見性及干擾衰落等特殊性，所以無線鏈路的監測及同步失步的判決機制，是任何無線制式都要重點考量的，比如GERAN/UTRAN/LTE在此處都有獨特的設計和考量。 本文不對比GSM和TDS中的機制，而主要只討論LTE中下行鏈路的監測及同步失步機制。 在連接態中，UE通常需要按照時間上的一定的約束規則、監測其下行鏈路。 一旦UE的物理層根據預定的算法、判斷其失步，便會將失步指示告知其上層（RRC層），而上層比如RRC層一旦認為最終失步，就會發起挽救性措施，比如3G中是Cell update流程，而在LTE中是RRC重建的流程。 在最為惡劣的情況下，如果挽救機制也告失敗，那UE最終只能強行釋放其空口資源、并從連接態轉移到空閑態了。這具體也就表現為網絡優化中的“下行無限鏈路失敗（RLF）導致的掉線”了。 這個機制在LTE上行也有類似的機制，但本文主要討論下行鏈路的監測及同步失步機制，上行的留給讀者自行思考，歡迎探討和垂詢。 另外，因為是下行，涉及到的主要是UE，而UE及其內部各模塊都是死的，如何監測、物理層L1如何朝L3上報、L3如何判決這些具體的機制，都要在某種控制下進行的。這種控制就體現在：具體監測的算法在規范中已有定義，定時器和計數器也會在后臺配置通過SIB2下發到UE，上報及判決的機制規范也有約定。 所以，這幾方面，正是本次研究和分享的重點。 二：下行無線鏈路監測及失步同步的具體機制描述 LTE中下行無線鏈路監測及其同步失步的判斷，比較類似于3G中的DCH信道的同步/失步判斷，也是通過一套機制及若干計數器/定時器來判斷鏈路同步/失步的。 通過規范的解讀，先摘錄和翻譯的要點如下。 非DRX模式下（通常情況下） UE在每個無線幀（10ms）進行下行鏈路質量(CRS的RSRP或RSRQ)的監測，若最近200ms內其低于一個門限Qout，則UE的物理層L1必須在這200ms的Qout評估周期內產生一個out-of-sync指示，并向高層（RRC層）報告； UE在每個無線幀（10ms）進行下行鏈路質量(CRS的RSRP或RSRQ)的監測，若最近100ms內接收質量高于一個門限Qin，則UE的物理層L1必須在這100ms的Qin評估周期內產生一個in-sync指示，并向高層（RRC層）報告； 規范約定，兩個連續的in-sync或out-of-sync指示之間間隔至少為10ms； UE根據從SIB2中獲取的計數器N310、N311和定時器T310、T311，分別對out-of-sync與in-sync進行處理，這各位可參考后面的狀態轉移的流程圖； 規范還約定，若檢測到無線鏈路失?。═310定時器超時），則必須在40ms內關閉發送（注意，這個關閉發送的翻譯可能會給大家誤解。進一步解讀是指：UE失步之后是不發送新的數據了，而不是徹底不發信號了。 因為后面會有描述，T310之后，UE會發起重建的流程的）。 DRX模式下 Qout、Qin的評估周期Tevaluate_Qout_DRX與Tevaluate_Qin_DRX與所采用的DRX周期長度相關。例如：當DRX周期為1.28s時，這兩個評估周期取值等于6.4s。這個可以見后面規范截圖，這直接是規范中定義了的。 規范同樣約定，兩個連續的in-sync或out-of-sync指示之間間隔至少為DRX周期長度。 當定時器T310啟動后（即：下行鏈路預失步），UE在進行鏈路恢復監測時，采用非DRX模式下（正常情況下）的評估周期和in-sync/out-of-sync指示間隔，直到T310超時或鏈路恢復為止。 這個狀態轉換及流程圖暫不解釋，請各位自行解讀。 但是很明顯，這里涉及到幾個定時器計數器。N310/N311/T310/T311，還有兩個門限，Qout、Qin. 而這6個參數的理解，是全面理解下行鏈路檢測機制及同步失步的關鍵。 三：規范中的描述的進一步理解 TS 36.213 4.2.1 Radio link monitoring The downlink radio linkquality of the serving cell shall be monitored by the UE for the purpose ofindicating out-of-sync/in-sync status to higher layers. In non-DRX mode operation,the physical layer in the UE shall every radio frame assess the radio link quality, evaluated overthe previous time period defined in [10], against thresholds (Qoutand Qin) defined by relevant tests in [10]. In DRX mode operation, thephysical layer in the UE shall at least once every DRX period assess the radio link quality,evaluated over the previous time period defined in [10], against thresholds (Qoutand Qin) defined by relevant tests in [10]. The physical layer in the UE shall in radio frames wherethe radio link quality is assessed indicate out-of-sync to higher layers whenthe radio link quality is worse than the threshold Qout. When theradio link quality is better than the threshold Qin, the physicallayer in the UE shall in radio frames where the radio link quality is assessedindicate in-sync to higher layers. 解讀和翻譯： 如前所述，UE會監測服務小區的下行無線鏈路質量(CRS的RSRP或RSRQ)，其目的是向高層指示其狀態是失步還是同步。 在非DRX模式下，UE的物理層會每無線幀的評估無線鏈路的質量，主要是將前段時間的無線鏈路質量與TS 36.133中相關規范定義的門限（Qout and Qin）相比較。 在DRX模式下，UE的物理層會至少每DRX時間段一次來評估無線鏈路的質量，主要是將前段時間的無線鏈路質量與TS 36.133中相關測試定義的門限（Qout and Qin）相比較。 當無線鏈路質量比門限Qout差的時候，UE的物理層會向高層上報無線鏈路失步。當無線鏈路質量比門限Qin 好的時候，UE的物理層會向高層上報無線鏈路同步。 結論非常明顯，就是無線鏈路監控的作用主要是檢測失步和同步，并向高層上報失步/同步的指示。它分兩種模式，非DRX模式和DRX模式。檢測的主要原理是將無線鏈路質量與門限Qout及門限Qin相比較。 那么，自然又引出一個新問題，什么是Qout和Qin呢？協議是如何定義的？ TS 36.133 7.6 Radio Link Monitoring 7.6 .1 Introduction TheUE shall monitor thedownlink link quality based on the cell-specific reference signal inorder to detect the downlink radio link quality of the serving cell as specified in [3]. The UE shall estimate thedownlink radio link quality and compare it to the thresholds Qout and Qinfor the purpose of monitoring downlink radio link quality of the serving cell. The threshold Qout is defined as the level at which the downlink radio link cannot be reliably received andshall correspond to [10%] block error rate of a hypothetical PDCCH transmissiontaking into account the PCFICH errors with transmission parameters specified inTable 7.6.1-1. The threshold Qin is defined as the level at which the downlink radio link quality can be significantly morereliably received than at Qout and shall correspond to [2%] block error rate of a hypothetical PDCCH transmission taking into account the PCFICH errors withtransmission parameters specified in Table 7.6.1-2. 解讀和翻譯： 這段話非常非常重要。注意加顏色的部分。很明確的是，UE檢測下行小區相關的參考信號CRS的Quality來和門限Qin/Qout比較，從來而判定其是否同步/失步的。這是判據。 Quality是什么？—— 其實就是CRS的RSRP或RSRQ。即UE是用CRS的RSRP或RSRQ（或同時使用），來評判是失步還是同步的。 注意，規范里面的用詞，Quality，看上去是質量對吧？ 但熟悉規范的同仁可以知道，其實可以是強度——RSRP，也可以是真正的質量——RSRQ。 而實際中一般指的是RSRP，單位是dbm，這點類似于目前的切換，目前的切換，協議也是定義的Quality，看上去可以根據RSRP也可以根據RSRQ來切換，但外場實現的時候主要看強度RSRP而不是真正的質量RSRQ。 上面的解釋是其次，關鍵點在于，當CRS的RSRP或RSRQ，滿足什么了Level，才算同步或失步呢？ 通過協議的理解，可以明確：
注意，后面的討論，都指的是RSRP了而不考慮RSRQ這種情況。 如果還比較難于理解，這個舉個例子說明： 比如，假設UE統計到下行PDCCH PCFICH誤塊率在10%的時候，此時的CRS的RSRP是-111dbm。UE就認為Qout=-111dbm了。 那么，若UE檢測到某個時候CRS RSRP低于-111dbm了，其物理層就認為失步了，并向高層提供指示。 而相反的，建設UE統計到下行PDCCH PCFICH誤塊率在2%的時候，此時的CRS的RSRP是-105dbm。UE就認為Qin=-105dbm了。 那么，若UE檢測到某個時候CRS RSRP高于-105dbm了，就認為又同步了，并向高層提供指示。 而這里顯然還會遺留一個問題。即PCFICH及PDCCH的誤碼的情況，實際上會跟PDCCH信道的DCI格式有關，還跟邏輯端口數/功率分配和偏置等有關，所以這個也需要界定。 這就是133協議的后面的兩張表了?？梢钥闯?，失步、同步的PDCCH/PCFICH此時分別是格式1A/1C（這里暫不解釋），其他參數也都約定好了，見下面截圖。 即所謂的10%和2%的誤塊率，其PDCCH/PCFICH的配置和參數的約定如截圖所示。 物理層的判決大致清晰了，那么RRC層如何動作？ 7.6.2 Requirements 7.6.2.1 Minimumrequirement when no DRX is used Whenthe downlink radio link quality estimated over the last [200] ms period becomesworse than the threshold Qout, Layer 1 of the UE shall send an out-of-sync indication to the higherlayers within [200] ms Qout evaluation period. A Layer 3 filter shall be applied to the out-of-sync indicationsas specified in [2]. Whenthe downlink radio link quality estimated over the last [100] ms period becomesbetter than the threshold Qin, Layer 1 of the UE shall send an in-sync indication to the higher layerswithin [100] ms Qin evaluation period. A L3 filter shall be applied to the in-sync indications asspecified in [2]. Theout-of-sync and in-sync evaluations shall be performed as specified in section4.2.1 in [3]. Twosuccessive indications from Layer 1 shall be separated by at least [10] ms. The transmitter power shall beturned off within [40] ms after expiry of T310 timer as specified in section 5.3.11 in[2]. 翻譯和解讀： NO DRX情況下（即正常情況下），UE至少要在200ms的周期里評估RSRP是否低于門限，若低于門限Qout,，那么UE的物理層L1會朝L3上報失步指示，而L3會使用層3濾波因子進行濾波。 同樣的，NO DRX情況下，UE至少要在100ms的周期里評估RSRP是否高于門限，若高于門限Qin，那么UE的物理層L1會朝L3 RRC上報同步指示，而L3會使用層3濾波因子進行濾波。 層3濾波因子，這個大家應該還有印象，想想我們研究切換的時候，是不是也有這個層3濾波因子？ 其實就是一個東東。 若假設K=0，則a=1, 即物理層當次的測量結果決定RRC層最終的判決結果。 什么意思呢，即物理層上報一次測量結果的指示（假設為失步指示），則層3的RRC層馬上判決為失步了。物理層是最底層、是干活的，只管測量并上報； 而判決顯然是領導說了算，即空中接口的最高層RRC層來判決。 很顯然，K越小，判決越迅速、時延越小，但一次L1的測量結果就導致一次L3的最終判決，誤差會比較大，尤其深衰快衰的情況會導致錯誤的判決。其他的不解釋。 這里還是通過例子說明吧。 假設： N310=20（次）, N311=2（次），T310=3（秒），T311=5（秒），濾波因子K=0（即一次物理層的測量指示就會導致L3的RRC的一次判決） 此時的結果是： 如果物理層每檢測一次CRS的RSRP，均低于Qout的話，就會朝RRC上報一次失步指示。而一旦UE的物理層連續N310次（20次）上報失步指示，則L3 RRC 預判決為失步。此時，層3 RRC啟動定時器T310（3秒）。若在T310的3秒的時間里，UE物理層檢測并上報了連續N311次（2次）同步指示，則L3 RRC認為又同步上了。否則，T310定時器（3秒）超時。 此時，UE徹底失步，會進入重建流程（參考36331）, 而等待重建定時器是T311。那么考慮到極端情況，重建也失敗，T311(5秒)超時，那么此時UE回到IDLE。 此時在網優中就表現出一次無線連路失步導致的掉線了。不解釋。 看看總時間：200ms*20 3s 5s=12秒，即UE從檢測到失步到最終掉線，大概經歷了12秒，這其間，UE數據是斷流的。 更深的思考是： 我上面舉例的這些個定時器會不會太長？用戶12秒了都沒數據了還不發起掉線釋放資源？ 而一旦設置太短又有什么影響？ 但如果設置很長，12秒之后才釋放，那么上行什么情況、上行會不會也失步？因為考慮到信道的對稱性，尤其是TDD中，一般失步很可能是上下行都同時失步，那么此時會不會上行檢測機制的定時器先到、上行機制先起作用？ 如果上行檢測機制先起作用，那又會是什么樣的流程和動作？ UE失步之后，往往又牽扯到重建流程，重建會是什么情況？—— 重建可能在原小區重建，但也有可能在其他小區重建。而在其他小區重建（非原來的小區）時，因為沒有UE實例及上下文，所以UE重建是不是一定會失敗的呢？而在原小區重建，就一定不會失敗么？ …… 上面這些問題限于篇幅和時間精力，這里不一一解釋，留給讀者自行思考。 而36.331中定義的層3濾波因子見下截圖。 而DRX的情況，見下規范中的引用，這里限于篇幅和時間，暫時不解釋。 7.6.2.2 Minimum requirementwhen DRX is usedWhenDRX is used the Qout evaluation period (TEvaluate_Qout_DRX) and the Qin evaluation period (TEvaluate_Qin_DRX) is specified in Table 7.6.2.2-1 will be used. Whenthe downlink radio link quality estimated over the last TEvaluate_Qout_DRX [s]period becomes worse than the threshold Qout, Layer 1 of the UE shall sendout-of-sync indication to the higher layers within TEvaluate_Qout_DRX [s]evaluation period. A Layer 3 filter shall be applied to the out-of-syncindications as specified in [2]. Whenthe downlink radio link quality estimated over the last TEvaluate_Qin_DRX [s]period becomes better than the threshold Qin, Layer 1 of the UE shall sendin-sync indications to the higher layers within TEvaluate_Qin_DRX [s]evaluation period. A L3 filter shall be applied to the in-sync indications asspecified in [2]. Theout-of-sync and in-sync evaluations shall be performed as specified in section4.2.1 in [3]. Two successive indications from Layer 1 shall be separated by atleast max([10] ms, DRX_cycle_length). Uponstart of T310 timer as specified in section 5.3.11 in [2], the UE shall monitorthe link for recovery using the evaluation period and Layer 1 indicationinterval corresponding to the non-DRX mode until the expiry of T310 timer. Thetransmitter power shall be turned off within [40] ms after expiry of T310 counter as specified in section 5.3.11in [2]. 7.6.2.3 Minimumrequirement at transitionsTheout-of-sync and in-sync evaluations shall be performed as specified in section4.2.1 in [3]. Two successive indications from Layer 1 shall be separated by atleast max([10] ms, DRX_cycle_length). Whenthe UE transitions between DRX and non-DRX or when DRX cycle periodicitychanges, for a duration of time equal to the evaluation period correspondingto the second mode after the transition occurs, the UE shall use an evaluationperiod that is no less than the minimum of evaluation periods corresponding tothe first mode and the second mode. Subsequent to this duration, the UE shalluse an evaluation period corresponding to the second mode. This requirementshall be applied to both out-of-sync evaluation and in-sync evaluation. Table 7.6.2.2-1: Qout and QinEvaluation Period in DRX
36331中的定時器計數器截圖： QXDM解碼的SIB2 ： 截圖可能看不清楚，其他的碼流拷貝出來刪去，只保留SIB2中下發的定時器和計數器部分如下。 ue-TimersAndConstants { t300 ms2000, t301 ms2000, t310 ms2000,---- 2秒 n310 n6,---- 6次 t311 ms5000,---- 5秒 n311 n5 ---- 5次 }, 四：一個下行失步導致重建的例子 最后舉一個例子詳細說明。 通過高通工具觀察 ML1 Radio Link Monitoring信令發現在進行某次業務時，UE在該小區下 828 幀 N310(Out of Sync)開始計數了。 直到833幀N310達到6次，開始啟動T310,但由于工具問題，T310狀態無法實時觀察，但通過該定時器的配置及推斷得知，終端判斷無線鏈路失敗在連續20個幀后（T310設置為200ms，即連續20個系統幀）。 通過觀察發現在系統側853幀時N311仍無變化（In SyncCount=0 ； out of syn count=6 ），即 N310 T310 都超過上限了，觸發RRC重建流程。RRC重建相當于MSG3消息，UE此時會調用隨機接入流程，具體這在見前博文已有詳細描述。 MAC在調用隨機接入的時候，原因此時填充的是“無線連路失敗”，見下圖。
這是很典型的一次下行無限連路失敗導致RRC重建的一次流程，具體不多解釋。 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
