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对于非RRC_CONNECTED态的UE来说,将使用一个来自核心网的唯一的UE标志(S-TMSI或一个随机数)作为其标志。此时eNodeB需要先与核心网通信,才能响应msg3。
对于msg能携带的消息主要有两类,一类主要是UE要带给ENB或者EPC端的一些信令,如RRC ConnectionRequest、handover相关等;另一类是用于冲突解决的,比如处于连接态时需要携带C-RNTI,而处于非连接态时需要携带S-TMSI或者一个由UE产生的随机数。注意:此时ENB要用TC-RNTI加扰的PDCCH调度UE。
最后,需要注意的是,在MSG3阶段,协议设计了一个定时器Mac-ContentionResolutionTimer,当Mac-ContentionResolutionTimer超时并且还没有收到MSG4时,则认为本次随机接入失败,并择机重新发送Preamble,而当MSG3出现HARQ重传时,此定时器需要复位并重启。
最后再总结一下MSG3可能会携带的东西,主要包括:C-RNTI MAC Control Element、BSR MAC Control Element、PHR MAC Control Element、还有一些RRC消息等。
4. 冲突解决(ENB发送MSG4)
关于这个问题,我认为只要关注如下:
如果在MSG3中携带了UE的C-RNTI,此时UE只要检测到了用C-RNTI加扰的PDCCH,即可以认为冲突解决。
而对于MSG3中携带的是UE的一个标识,此时UE需要检测到UE Contention Resolution Identity MAC Control Element,并且里面携带的信息要和MSG3中的一下才可以认为冲突解决,此时TC-RNTI升级为C-RNTI。UE Contention Resolution Identity MAC Control Element如图11:
图11:UE Contention Resolution Identity MAC Control Element
如果冲突解决失败,UE需要将PREAMBLE_TRANSMISSION_ COUNTER加1(如果此时PREAMBLE_TRANSMISSION_ COUNTER = preambleTransMax + 1,则通知上层随机接入失败),之后在0~BI值之间随机选择一个backoff time,UE延迟backoff time后,再发起随机接入。
四. 各种可以触发随机接入事件的信令流程
触发随机接入过程的事件有6种,见之前介绍。
触发随机接入过程的方式有3种:1)PDCCH order触发;2)MAC sublayer触发;3)上
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层触发。
由PDCCH order发起的初始随机接入过程(“initiated by a PDCCH order”)只有在如下场景才会发生:1)eNodeB要发送下行数据时,发现丢失了UE的上行同步,它会强制UE重新发起随机接入过程以获取正确的时间调整量;2)UE定位。这时eNodeB会通过特殊的DCI format 1A 告诉UE需要重新发起随机接入,并告诉UE应该使用的Preamble Index和PRACH Mask Index。
由PDCCH触发的随机接入的信令流程如下图(两张图,第一张为基于非竞争的,第二张基于竞争的):
图12:基于非竞争
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图13:基于竞争
由MAC sublayer发起随机接入过程的场景有:UE有上行数据要发送,但在任意TTI内都没有可用于发送SR的有效PUCCH资源。此时上行数据传输的流程变为: 1.UE 发送preamble;
2.eNodeB回复RAR,RAR携带了UL grant信息; 3.UE开始发送上行数据。
什么情况下UE可能没有SR资源呢? 场景一:从36.331可以看出,SchedulingRequestConfig是一个UE级的可选的IE(optional),默认为release。如果 eNodeB不给某UE配置SR(这取决于不同厂商的实现),则该UE只能通过随机接入来获取UL grant。因此,是否配置SR主要影响用户面的延迟,并不影响上行传输的功能!
场景二:当UE丢失了上行同步,它也会释放SR资源,如果此时有上行数据要发送,也需要触发随机接入过程。
具体的信令流程图如图14所示:
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图14:上行数据要发送时没有SR资源时触发的随机接入流程
上层触发的随机接入过程包括:1)初始接入;2)RRC连接重建; 3)切换。 初始接入的随机接入信令流程如图15所示:
图15:初始接入的随机接入信令流程
RRC连接重建的随机接入信令流程如图16所示:
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图16:RRC连接重建的随机接入信令流程
HandOver时的随机接入流程(包括基于竞争的和基于非竞争的):
图17:HandOver随机接入的信令流程(基于竞争)