第3章 无线电资源控制子层

3.1无线电资源控制子层能力

LTETM NB-IoT UE包含比其他类型的UE（例如，传统LTE UE，中继节点，侧链UE或高功率UE）少得多的特征。这是为了使UE复杂度更低，适合极低功耗，低数据速率和低成本。表3.1总结了LTE NB-IoT UE [15]支持和不支持的功能。

3.2信令和数据无线承载

信令无线电承载（SRB）是UE用于与eNodeB发送和接收RRC消息的无线电承载（RB）。对于NB-IoT UE，仅限以下无线电承载：

SRB0：用于在发送和接收期间承载RRC信令消息。它用于与eNodeB交换RRCConenctionRequest，RRCConnectionSetup，RRCConnectionResumeRequest，RRCConnectionReject，RRCConnection-ReestablishmentRequest和RRCConnectionReestablishment消息。

表3.1 LTE NB-IoT UE支持的特性

特征

NB-IoT UE

完全成熟的UE

主信息块消息的数量

1

1

系统信息块类型1消息的数量

1

1

附加系统信息块消息的数量

9

>20

分页

Yes

Yes

连接建立

Yes

Yes

安全激活

Yes

Yes

连接重新配置

Yes

Yes

柜台检查

Yes

Yes

连接重建

Yes

Yes

连接发布

Yes

Yes

RAT间移动性

No

Yes

测量

No

Yes

DL信息传输

Yes

Yes

UL信息传输

Yes

Yes

UE能力转移

Yes

Yes

UE定位

No

Yes

CSFB到1x参数传输

No

Yes

UE信息

No

Yes

记录的测量配置

No

Yes

发布记录的测量配置

No

Yes

测量记录

No

Yes

设备内共存指示

No

Yes

UE辅助信息

No

Yes

移动历史信息

No

Yes

RAN辅助的WLAN互通

No

Yes

SCG失败信息

No

Yes

LTE-WLAN聚合

No

Yes

WLAN连接管理

No

Yes

RAN控制的LTE-WLAN互通

No

Yes

具有IPsec隧道的LTE-WLAN聚合

No

Yes

MBMS

No

Yes

SC-PTM

No

Yes

中继节点程序

No

Yes

链板

No

Yes

封闭用户组

No

Yes

载波聚合（CA）

No

Yes

双连接（DC）

No

Yes

保证比特率（GBR）

No

Yes

扩展访问限制

No

Yes

自我配置和自我优化

No

Yes

测量记录

No

Yes

公共警报系统（CMAS和ETWS）

No

Yes

实时服务（包括紧急呼叫）

No

Yes

电路交换服务和后备

No

Yes

SRB1bis：在UE收到RRCConnectionSetup后建立SRB1时隐式建立。 SRB1bis与SRB1相同，只是它绕过PDCP层。 只要未激活安全性，就会使用SRB1bis。 如果激活安全性，则不使用SRB1bis，但仅使用SRB1。

SRB1：激活安全性后用于RRC信令消息传输。 在激活Access Stratum（AS）安全性之前使用SRB0，并且在AS安全性之后仅支持SRB1活性。

DRB0和DRB1：最多两个数据无线电承载用于与eNodeB交换数据消息。 对于UE支持两个DRB，它必须启用其多DRB功能; 否则，UE仅支持单个DRB。

SRB0和SRB1bis都在RLC子层使用透明模式（TM）。 表3.2显示了SRB1的RLC和MAC子层配置参数。 每个参数在表5.1和6.1中说明。

表3.2 SRB1的RRC默认配置参数

子层

参数

值

RLC

t-PollRetransmit

25000 ms

maxRetxThreshold

4

enableStatusReportSN-Gap

已禁用

logicalChannelIdentity

1

MAC

优先

1

最高优先级

logicalChannelSR-Prohibit

True

3.3 RRC操作模式

RRC只有两种状态：IDLE状态或CONNECTED状态，如图3.1所示。它们实际上称为IDLE模式和CONNECTED模式，因为每种模式都有自己的行为和过程。 UE的初始模式是IDLE模式，其是UE首次通电时或插入USIM时的模式。 UE在这两种模式之间切换。当建立连接时，它从IDLE移动到CONNECTED模式，并在释放连接时返回IDLE模式，如图3.1所示。 UE可以使用第三模式，其是UE在其保持向网络注册的同时断电的省电模式。

在两种模式中的每一种中，UE可以执行以下任何功能：

空闲模式：

选择和（重新）选择eNodeB。

获取主信息块（MIB-NB）和系统信息块（SIB）。

监视逻辑分页通道（PCCH）以检测传入呼叫或系统信息更改。

连接模式：

与eNodeB传输和交换UE单播数据。

监视窄带物理下行链路控制信道（NPDCCH）以检测是否有任何资源被分配给UE以发送或接收控制和数据消息。

上电/ RRCConnectionRequest / RRCConnectionSetup

图3.1：RRC操作模式。

3.4 eNodeB身份

UE始终保持以下eNodeB标识以供RRC和MAC子层使用：

RA-RNTI：用于在随机接入过程期间加扰NPDCCH的标识。 RA-RNTI可以寻址到多个UE（即，多个UE可以解码由相同RA-RNTI加扰的NPDCCH）。 RA-RNTI的长度为16位，其值可以在1到960之间。

临时C-RNTI：随机接入过程中使用的标识。临时C-RNTI的长度为16位，其值可以在1到65523之间。

C-RNTI：用于识别UL和DL单播传输的唯一标识。 eNodeB将不同的C-RNTI值分配给不同的UE。 C-RNTI的长度为16位，其值范围为1到65523。

P-RNTI：在NPDSCH（PCH）上承载寻呼消息或直接指示消息时用于加扰NPDCCH的标识。这对于多个UE是常见的。它的长度为16位，其值固定为65534。

SI-RNTI：用于广播系统信息的标识。它的长度为16位，其值固定为65529。

SC-RNTI：使用SC-MCCH识别单小区MCCH控制信息的传输。

G-RNTI：使用SC-MTCH识别组MTCH信息的传输。

ResumeID：用于RRC连接恢复过程的40位唯一UE标识。

IMSI：6个{21位唯一UE标识。

S-TMSI：40位唯一标识。

与NPDCCH一起使用的不同RNTI在7.10.9节中进行了解释。

3.5 RRC PDU格式

RRC是一个控制平面子层，它以一种PDU形式与eNodeB交换其消息，没有头，如图3.2所示。 RRC PDU有效载荷包含信令消息（ Message和PDU是相同的数据单元，可以互换使用。），如将在3.7节中解释的。 RRC消息以ITU ASN.1格式表示[16]。它使用Packed Encoding Rule（PER），这是一种将消息从人类可读格式转换为二进制格式的紧凑形式。 PER由3GPPTM使用，因为它导致小的二进制PDU大小，其适用于具有有限带宽的无线链路。虽然PER不将RRC消息的各个参数（字段）与八位字节边界对齐，但是它将fial RRC PDU与八位字节边界对齐。

图3.2：RRC PDU格式。

RRC PDU没有标头或预告片。在RRC构造或接收与eNodeB交换的消息之后，它使用ASN.1 PER格式分别对其进行编码或解码。如果安全性被激活，则RRC PDU与PDCP子层交换。如果未激活安全性，则RRC PDU绕过PDCP子层并直接与RLC子层交换。

3.6空闲模式下的UE行为

3.6.1 PLMN选择

NAS可以按优先级顺序维护PLMN列表。 PLMN代表地理位置的移动运营商。其中一个PLMN由用户手动选择或自动选择为目标PLMN。然后，请求RRC搜索属于该PLMN的小区，并从该小区检索所有系统信息。如果发现该小区是合适的，则UE选择该小区，持续监视它，并获取其MIB和SIB1。然后将该小区识别为服务小区，并且称UE驻留在该小区上。 UE需要驻留在属于目标PLMN的小区上。在SIB1期间广播PLMN标识，并且UE必须调谐到广播信道并获取小区的MIB和SIB1，以便识别每个检测到的小区的PLMN。单个PLMN可以具有一个或多个小区，并且每个小区可以属于一个或多个PLMN。 UE可以扫描UE支持的频带中的所有RF信道，以fid属于目标PLMN的小区，或者如果没有PLMN是目标，则选择任何小区。在扫描所有RF信道时，任何检测到的PLMN都被报告给NAS，只要其在UE处接收的RSRP值超过-110dBm [17,18]。在UE处接收到的RSRP大于-110dBm的那些小区被标记为高质量小区。小于-110 dBm的小区也可以报告给NAS但不标记为高质量小区。在向NAS报告的那些PLMN小区中，无论是否高质量，NAS都可以自动或手动选择目标PLMN。然后请求RRC对属于目标PLMN的小区进行发现，选择和驻留[17]。

3.6.2细胞选择

小区选择是指UE在第一次选择小区时执行的过程。也就是说，当UE尚未检测到任何小区时，它进行小区选择以选择属于目标PLMN的小区驻留。对于小区选择，UE需要调谐到每个广播信道频率，获取MIB和SIB1，如果指定则识别该小区属于目标PLMN，并且如果小区满足小区选择标准，则UE选择小区并驻留它。如果UE驻留在小区上，则该小区成为UE的服务小区。如果存在UE可以驻留的多个小区，则UE通常选择最强的小区驻留。

3.6.3小区重选

小区重选与小区选择不同，因为后者在第一时间或在UE通电之后完成，使得UE可以驻留在服务小区上。在第一小区选择并驻留在小区上之后，如果存在可以比当前服务小区更强的任何其他小区，则UE周期性地对小区进行小区重选。如果找到更强的小区，则选择新小区并成为新的服务小区。

3.6.4合适的细胞

在IDLE模式中，UE开始搜索合适的小区并驻留在其上。合适的细胞是满足以下条件的细胞：

选定PLMN的一部分。

不是禁止的细胞。

至少一个跟踪区域（TA）的一部分，如SIB1-NB中所公布的，而不是禁止跟踪区域。跟踪区域是一组eNodeB，其中处于空闲模式的UE不执行

跟踪区域更新（TAU）程序。

满足S标准。

细胞是高质量的细胞。

PLMN选择在用户选择期望的PLMN时手动完成，或者通过NAS自动完成。 如果PLMN存储在USIM上，则NAS可以请求注册特定PLMN。 如果未通过任何方式选择PLMN，则UE可以选择任何PLMN并为其找到合适的小区。 UE可以通过在SIB1-NB中接收的信息来检测是否禁止小区被禁止。 最后，小区的S标准是UE收到的RSRP满足以下条件：

Srxlev> 0 AND Squal> 0;（3.1）

哪里：

Srxlev = Qrxlevmeas -Qrxlevmin;

Squal = Qqualmeas -Qqualmin：

Srxlev和Squal分别是小区Rx级别和质量值，以dB为单位，其他参数由UE通过广播的SIB接收，如表3.3所示。

在UE处，如果任何小区满足等式（3.1），则它是作为合适小区的候选者。 UE在IDLE模式下的行为最好如图3.3所示。

表3.3 S标准参数

参数

RRC

含义

Qrxlevmeas

-

UE测量的小区Rx级别值（RSRP）

Qqualmeas

-

UE测量的小区质量值（RSRQ）

Qrxlevmin

SIB1-NB,

SIB3-NB,

SIB5-NB

单元中所需的最小Rx电平（dBm）。 在SIB3-NB和SIB5-NB中存在用于频率内和频率间小区（Re）选择评估的其他值

Qqualmin

SIB1-NB,

SIB3-NB,

SIB5-NB

单元中所需的最低质量等级（dB）。 在SIB3-NB和SIB5-NB中存在用于频率内和频率间小区（Re）选择评估的其他值

图3.3：IDLE模式下的UE行为。

当UE首次通电时，手动或自动选择PLMN，或者如果插入USIM，则选择存储的PLMN。 UE通过在UE支持的所有频带上扫描目标PLMN的RF频率，开始为目标PLMN搜索合适的小区。如果没有目标PLMN，则UE扫描所有RF频率直到找到合适的小区。在扫描RF频率期间，UE获取相应小区的MIB-NB和SIB1-NB，以便它可以确定该小区是否被禁止并且计算S标准。当发现小区合适时，UE移动到“Camped”状态并驻留在该小区上。该小区成为UE的服务小区。

3.6.5用于频率间和频率内小区的小区重选的触发器

UE周期性地并且在UE驻留在小区上的时间期间，UE检查Srxlev值，并且如果Srxlev <= SIntraSearchP，则UE执行频率内小区测量并且计算在相同频带中的那些频率上发送的小区的Srxlev。此外，如果Srxlev <= SnonintraSearchP，则UE在不同频带上执行频率间小区测量，并为在这些频率上发送的小区计算Srxlev。一旦频率内或频率间小区测量结束，如果另一个小区是合适的或具有更强的RSRP，则UE可以进行fid。如果UE选择驻留在新小区上，则根据第3.6.6节中的标准，UE刚刚（重新）选择该新小区作为合适的小区。

表3.4总结了触发单元（Re）选择的两个阈值。这些参数由UE在SIB3-NB中并且在UE驻留在小区之后获取。

如果满足这些阈值中的任何一个，则UE从\ Camped“状态移动到\ Cell（Re）选择”状态并且如果找到合适的小区则返回到“Camped”状态。如果UE驻留在小区上并且，启动RRC连接建立过程，UE从\ Camped“状态移动到\ CONNECTED”状态。

在任何状态下，如果UE不能fid任何合适的小区，它会不断搜索合适的小区，并且只要没有找到小区就继续处于“搜索合适的小区”状态。

由于NB-IoT设备具有有限的处理能力或者为了节省其电池寿命，UE可以避免执行小区（Re）选择。如果UE支持放松监视，则实现这一点。在宽松监控中，满足以下条件时：

SrxlevRef - Srxlev <SSearchDeltaP;

在过去24小时内，UE不需要检查执行小区（Re）选择的触发因素，因此避免进行小区（Re）选择。 SrxlevRef是执行最后一个小区选择或重选时服务小区的Srxlev的值。 SSearchDeltaP如表3.4所示。

表3.4单元（Re）选择触发器

参数

RRC

含义

SNonIntraSearch

SIB3-NB

触发针对频率间的单元（Re）选择的阈值Rx电平值（RSRP）

SIntraSearchP

SIB3-NB

触发针对频率内的小区（Re）选择的阈值Rx电平值（RSRP）

SSearchDeltaP

SIB3-NB

阻止单元（Re）选择的阈值Rx电平值（RSRP）

3.6.6频率间和频率内小区的小区重选

用于（重新）选择合适细胞的标准不同于用于选择细胞的标准。当UE已经选择了小区并驻留在该小区上时，发生小区重选。如果满足表3.4中的阈值触发，则UE开始执行小区（Re）选择。 UE检测到的所有合适的小区按其排序值的降序排序，其中服务小区和相邻小区的排名值根据以下计算：

Rs = Qmeas; s + QHyst;

Rn = Qmeas; n - Qoffset：（3.2）

公式（3.2）的评估仅针对符合S标准的单元进行。如果具有最高排名值的小区的排名高于当前服务小区的时间间隔Treselection并且UE已经驻留在当前小区上超过一秒，则将新的最高等级小区选择为新的服务小区。表3.5中解释了上述等式中使用的参数。

3.7连接模式下的RRC程序和行为

3.7.1主信息块（MIB-NB）

MasterInformationBlock-NB（MIB-NB）和SystemInformation-BlockType1-NB（SIB1-NB）是UE在其上电或插入USIM时要获取的第一消息。 这两条消息包含有关要访问的单元和eNodeB的重要信息。 eNodeB以重复的方式发送这些消息，以增加UE能够可靠地获取它们的概率。 MIB-NB被安排由eNodeB定期传输。 每64个无线帧（640ms），eNodeB发送MIB-NB消息。 该64个无线电帧中的第一个无线电帧被调度为携带部分MIB-NB消息，而后续无线电帧包含部分MIB-NB消息的重复。 MIB-NB的第一次传输发生在系统帧号为SFN mod 64 = 0的第一子帧中。

表3.5单元（重）选择参数

参数

RRC

含义

Qmeas

-

UE的RSRP测量量，用于服务小区（Qmeas; s）和相邻小区（Qmeas; n）的小区重选

QHyst

SIB3-NB

滞后值用于防止选择和重选相同单元格的乒乓效应

Qoffset

SIB5-NB

要应用的资源或频率偏移量（dB）

Treselection

SIB3-NB, SIB5-N

分别为BIntra或Inter-frequency单元的重选计时器（以秒为单位）

图3.4：MIB-NB调度。

MIB-NB消息被物理子层划分为8个相等的块。第一块在帧中的第一子帧上发送，并在接下来的七个连续帧中在第一子帧中重复。也就是说，每个块以8帧（80ms）发送和重复。图3.4说明了MIB-NB调度。它显示了MIB-NB的第一次传输和每帧中的重复。

MIB-NB消息的参数如表3.6所示。 systemFrameNumber-MSB包含SFN的4个MSB。当解码NPBCH时，UE隐式地检索6LSB。 MIB-NB的总大小为34位。

时间被划分为多个超系统帧，其中每个超系统帧由1024个系统帧组成。超系统帧号（H-SFN）和系统帧号（SFN）都是10位，范围从0到1023.由于每个系统帧为10 ms，H-SFN的周期为10.24秒。

3.7.2系统信息块类型1（SIB1-NB）

系统信息块类型1（SIB1-NB）包含是否允许UE访问小区的信息。另外，它包括关于其他系统信息块的时间调度的信息和参数。 SIB1-NB遵循与MIB-NB类似的调度模式，但具有不同的周期性。对于每256个无线电帧（2560ms），eNodeB发送SIB1-NB消息。 256帧被分组为16组帧，其中每组由16个无线电帧组成。 16个无线电帧中的一个帧（称为起始帧）包含第一个SIB1-NB传输，而其余帧包含SIB1-NB的其他传输。这16帧内的起始帧和重复次数由eNodeB配置。 SIB1-NB传输总是发生在包含SIB1-NB传输的帧中的子帧＃4中。

表3.6 MIB-NB参数

参数

Size (Bits)

含义

systemFrame-Number-MSB

4

表示SFN的10位中最具意义的4位

hyperSFN-LSB

2

超SFN的2个最不重要的位。 其余位存在于SIB1-NB中

systemInfoValueTag

5

如果任何SIB内容已更改，则递增的值

schedulingInfoSIB1

4

用于确定SIB1-NB如何调度的索引值

ab-Enabled

1

如果为true，则表示启用了对此eNodeB的访问限制

operationModeInfo

7

确定单元是否以下列模式之一运行：

-Inband（SamePCI）：NB-IoT和LTE小区共享相同的物理小区ID

-Inband（DifferentPCI）：NB-IoT和LTE小区具有不同的物理小区ID

-Guardband：保护带部署

-Standalone：独立部署

Spare

11

为了将来的扩展

图3.5显示了SIB1-NB调度的示例。 在该图中，SIB1-NB周期是256个无线电帧。 16组中的每一组由16个无线电帧组成，第一个SIB1-NB传输发生在组中的第一帧。 SIB1-NB仅在组中的每隔一帧的子帧＃4中发送。 SIB1-NB重复和256帧内的重复次数在256帧内等间隔。

基于schedulingInfoSIB1（如表3.7和3.8中所示）和物理小区ID确定SIB1-NB的起始帧和重复次数。 图3.5示出了当schedulingInfoSIB1为2（16次重复）并且起始无线电帧为零时的SIB1-NB调度的示例（如表3.8中的P HY CELLmod 2 = 0）。 在256帧内的每个组中重复SIB1-NB重复。 表3.9显示了SIB1-NB消息的内容。

图3.5：SIB1-NB调度。

表3.7 SchedulingInfoSIB1值

SchedulingInfoSIB1 值

SIB1重复次数

0

4

1

8

2

12

3

4

4

8

5

12

6

4

7

8

8

12

3.7.3其他系统信息块

NB-IoT UE还可能需要获取其他系统信息块。 这些在表3.10中显示，目的是获取它们。 为了调度这些SIB，时间被分成相等数量的帧，称为SI窗口长度（W）（表3.9中的si-WindowLength）。 每个窗口长度仅包含一个系统信息（SI）RRC消息，其中每个SI消息可以包含一个或多个SIB。 也就是说，SI消息在时间上不重叠，并且在每个SI窗口长度内最多发送一条SI消息。

表3.8为SIB1-NB启动无线帧

SIB1重复次数

PHY CELL ID

启动SIB1的无线帧编号

4

PHY CELL ID mod 4 = 0

0

PHY CELL ID mod 4 = 1

16

PHY CELL ID mod 4 = 2

32

PHY CELL ID mod 4 = 3

64

8

PHY CELL ID mod 2 = 0

0

PHY CELL ID mod 2 = 1

16

16

PHY CELL ID mod 2 = 0

0

PHY CELL ID mod 2 = 1

1

表3.9 SIB1-NB参数

参数

Size (Bits)

含义

hyperSFN-MSB

8

8超SFN的MSB。 2个LSB在MIB-NB中表示（表3.6）。 这构造了10位Hyper SFN。 当SFN环绕时，Hyper-SFN增加1

plmn-IdentityList

List

此单元所属的PLMN ID列表。 PLMN ID由3位MCC和2位或3位MNC组成

trackingAreaCode

16

跟踪区域代码（TAC），对于列表中的所有PLMN是通用的

cellIdentity

28

PLMN中唯一的小区ID

cellBarred

1

这个细胞是否被禁止

si-WindowLength

3

SI窗口的大小（以毫秒为单位），其中在窗口中仅调度一个SI。 值见表3.11

si-TB

3

表示每个SI消息的传输块大小（以位为单位）。 值见表3.11

schedulingInfoList

List

包含SIB2-NB到SIB22-NB的调度信息的列表（部分调度信息如表3.11所示）

systemInfoValue TagList

List

每个SIB的SystemInfoValueTagSI列表，指示相应的SIB是否通过eNodeB更改了其内容

表3.10可选系统信息块

系统信息块

目的

SystemInformationBlockType2- NB (SIB2-NB)

包含所有UE通用的PDCP，RLC，MAC和PHY子层的无线电资源配置。 它还包含有关CIoT优化，随机访问和DRX节电参数的网络支持的信息

SystemInformationBlockType3- NB (SIB3-NB)

包含除了相邻小区之外的频率内和频率间小区（Re）选择的公共小区（Re）选择信息

SystemInformationBlockType4- NB (SIB4-NB)

包含仅与频率内小区（Re）选择相关的相邻小区相关信息

SystemInformationBlockType5- NB (SIB5-NB)

包含仅与频率间小区（Re）选择相关的相邻小区相关信息

SystemInformationBlockType14- NB (SIB14-NB)

包含访问限制参数

SystemInformationBlockType15- NB (SIB15-NB)

如果UE支持MBMS，则使用。 该SIB指示当前和相邻载波频率的MBMS服务区域标识（SAI）

SystemInformationBlockType16- NB (SIB16-NB)

包含与GPS时间和协调世界时（UTC）相关的信息

SystemInformationBlockType20- NB (SIB20-NB)

如果UE支持MBMS，则使用。 它包含获取SC-MCCH的信息

SystemInformationBlockType22- NB (SIB22-NB)

如果UE支持非锚定载波上的寻呼和RACH，则使用此选项

表3.11显示了用于调度SIB2-NB到SIB16-NB传输的调度信息。 这些是用于确定如何由eNodeB调度SIB2-NB到SIB16-NB并因此帮助UE获取它们的配置参数。

表3.11 SIB2-NB到SIB22-NB调度信息

参数

含义

可能的值

示例值

si-WindowLength

等于每个间隔最多包含一个SIB的时间间隔（ms）。 所有SIB的单个值（表3.9中的si-WindowLength）

160, 320, 480, 640, 960, 1280, 1600

160

n

在SIB2中广播的SIB的顺序

[1, 8]

1对于SIB2-NB

1对于SIB3-NB

2用于SIB4-NB

3对于SIB5-NB

4对于SIB14-NB

5对于SIB16-NB

不传输SIB15-NB，SIB20-NB和SIB22-NB

si-RadioFrame Offset

每个窗口长度内的起始帧偏移量

[1, 15] if absent means zero

1

For each SIB:

周期性

RF中SIB的周期性

64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096

128

重复模式

如何在每个SI窗口长度内重复SIB isevery2ndRF

every4thRF, every8thRF, every16thRF

每隔2帧

si-TB

传输块大小

b56, b120, b208, b256, b328, b440, b552, b680

56位是SIB的传输块大小

图3.6：表3.11中每个调度信息的SIB2-NB到SIB16-NB调度。

图3.6说明了根据表3.11中的配置参数如何调度SIB2-NB到SIB16-NB的示例。 SIB2-NB有一种特殊情况，它始终位于列表的第一个条目schedulingInfoList中，如表3.9所示。因此，SIB2-NB和SIB3-NB在相同的SI消息和相同的窗口si-WindowLength中共同位于一起，并且这表示对于SIB2-NB和SIB3-NB，n等于1。

注意，eNodeB不传输SIB15-NB，SIB20-NB和SIB22-NB。由于窗口长度为16，每16帧，最多一个SI消息被调度。发送的第一个SI消息包含SIB2-NB和SIB3-NB。在每16个帧中，调度SI消息的帧的偏移量在第二帧（帧号1）中。每隔一帧重复相同的SI消息。所有SI消息的周期性是128帧，这意味着每128帧重复任何SI消息。 si-TB确定在每个SI消息的物理子层处接收的传输块大小。在该示例中，si-Tb对于所有调度的SI消息是相同的并且是56位。

3.7.4系统信息修改期

eNodeB可以改变MIB-NB或一个或多个SIB-NB消息的内容。这可以使用直接指示消息或在寻呼消息中向UE指示。 SIB的更改仅在称为修改周期的指定时间间隔内发生，如图3.7所示。修改周期每4096帧发生一次。如果要改变SIB内容，则首先在修改周期n中向UE指示，下一个修改周期n + 1包含新更新的SIB。修正周期边界由SFN值决定（H-SFN *

1024 + SFN）mod 4096 = 0.即，修改周期边界均为40.96秒。 MIB-NB包含2 LSB的超系统帧号（H-SFN），SIB1-NB包含8 MSB，如果组合在一起并且与SFN组合，则UE可以推断出修改周期边界。

图3.7：SIB-NB修改周期。

在IDLE模式下，UE可以在检测到系统信息发生变化时获取并重新获取系统信息。否则，如果UE处于CONNECTED模式，则UE不需要重新获取SIB。但是，如果在处于CONNECTED模式时SIB中的基本信息已经改变，则eNodeB可以触发RRC连接释放过程。

如果eNodeB要更改MIB-NB或SIB-NB信息，则它指示寻呼或直接指示消息中的这种改变。

3.7.5寻呼

该过程的目的是通知UE有关呼入呼叫，呼出呼叫或MIB-NB，SIB1-NB或其他SIB中的任何系统信息的改变。此过程仅在UE处于IDLE模式时适用。当UE处于CONNECTED模式时，不调用此过程。如果寻呼消息用于呼入或呼出呼叫，则通知UE（NAS）的上层并且可以发起连接建立过程。寻呼程序如图3.8所示。

如果NB-IoT UE处于CONNECTED模式，则不需要检测SIB变化。 eNodeB可以释放RRC连接并让UE移动到IDLE模式以获取改变的SIB [2]。

处于空闲模式的UE在锚或非锚载波上接收寻呼消息。 UE通过监视用P-RNTI加扰的NPDCCH来检测寻呼消息。表3.12显示了分页消息的内容。寻呼可以针对单个UE或多个UE。 UE由其ID（S-TMSI或IMSI）标识，并且所有被寻呼的UE都包括在pagingRecordList中。寻呼消息还可以指示系统信息（MIB-NB和除SIB14-NB和SIB16-NB之外的所有SIB）的变化，在这种情况下包括systemInfoModification参数。

图3.8：寻呼过程。

表3.12分页消息

参数

大小(Bits)

含义

pagingRecordList

List

被寻呼的UE的IMSI或S-TMSI的列表

systemInfoModifiation

1

1如果出现，则表示除SIB14和SIB16之外的MIB或其他SIB修改

3.7.6 RRC直接指示信息

直接指示信息是在NPDCCH上发送的另一种形式的RRC寻呼消息，以指示系统信息（SIB）的变化。它只有两个比特，如果其中任何一个设置为1，则表示系统信息发生变化，UE可以再次重新获取SIB。

3.7.7 RRC连接建立

此过程的目的是建立与eNodeB的新连接。也就是说，该过程还将UE从IDLE模式移动到CONNECTED模式。在完成该过程之后，UE建立两个SRB：SRB1和SRB1bis。

图3.9说明了这个过程。根据NAS的请求建立连接，并且一旦建立连接，就通知NAS。当UE发送RRCConnectionRequest消息时，它指示建立该连接的原因，该连接可以用于移动发起的信令或数据，移动终止的信令或数据，移动发起的异常数据或延迟容忍接入。 RRCConnectionRequest消息内容总结在表3.13中。

图3.9：连接建立过程。

表3.13 RRCConnectionRequest消息

参数

大小(Bits)

含义

ue-Identity

40

S-TMSI或UE的40比特随机值标识

establishmentCause

3

表示访问类型（移动终止访问，移动始发信令或数据，或异常数据，延迟容忍访问）

multiToneSupport

1

如果呈现，则指示UE支持NPUSCH上的UL多音传输

multiCarrierSupport

1

如果出现，则表示UE支持多载波

当UE接收到RRCConnectionSetup消息时，它包含专用于该UE的所有无线电配置，并且包括其子层的配置参数：PDCP，RLC，MAC或PHY。 UE将这些无线电配置应用于其他子层。除了最多要建立两个DRB之外，RRCConnectionSetup消息还包含要建立的SRB。该消息的内容如表3.14所示。最后，UE发送RRCConnectionSetupComplete消息并且可以利用RRCConnectionSetupComplete来搭载一些NAS消息。该消息的内容如表3.15所示。

如果eNodeB不接受连接请求消息，则它拒绝连接建立并将RRCConnection-Reject消息发送回UE。在这种情况下，UE继续处于空闲模式。

在RRCConnectionRequest消息中，UE可以指示其对多音调或多载波的支持。 eNodeB可以开始将该功能用于该UE以用于DL和UL流量。

表3.14 RRCConnectionSetup消息

参数

Size

含义

RadioResourceConfig Dedicated

变量

包括所有子层的所有专用配置; PDCP，RLC，MAC和PHY。 还包含要建立的SRB和DRB

表3.15 RRCConnectionSetupComplete消息

参数

大小(Bits)

含义

s-TMSI

40

分配UE的S-TMSI

dedicatedInfoNAS

变量

携带有该RRC消息的NAS信息

up-CIoT-EPS- Optimization

1

如果存在，则指示UE是否支持用户计划CIoT优化或S1-U数据传输

3.7.8初始安全激活

当UE处于CONNECTED模式时，eNodeB可以为SRB1和任何DRB建立安全性。安全激活意味着UE将完整性和加密算法应用于输入或输出信令或数据消息。

图3.10：安全激活程序。

图3.10说明了安全性激活过程。在连接建立过程完成之后，并且当UE接收到SecurityModeCommand时，它导出由PDCP子层处的完整性和加密算法使用的多个密钥。在接收到SecurityModeCommand之后，UE导出密钥KeNB。从KeNB，UE导出完整性密钥KRRCint，并使用该密钥来验证所接收的SecurityModeCommand的完整性。如果SecurityModeCommand消息通过完整性检查，则UE导出KRRCenc和KUP enc，它们分别是用于加密RRC消息和数据平面业务的密钥。 Security-ModeCommand消息如表3.16所示。

通过具有这些密钥，UE开始完整性保护和加密所有信令和数据消息，包括传出的SecurityModeComplete消息。通过完成该过程，安全性被认为在UE处被激活，并且UE可以开始与eNodeB安全地交换控制和数据消息。此外，当此过程完成时，不再使用SRB1bis，UE开始使用SRB1。

表3.16 SecurityModeCommand消息

参数

大小(Bits)

含义

加密算法

4

表示用于加密信令和数据RB的密码算法。 可能的值如表3.18所示

integrityPro算法

4

用于保护信令RB的完整性算法。 可能的值如表3.17所示

UE支持的EPS完整性算法（EIA）和EPS加密算法（EEA）分别在表3.17和3.18中说明。

表3.17 EPS完整性算法（EIA）

参数

含义

EIA0

空加密算法

128-EIA1SNOW

基于3G的算法

128-EIA2AES

基于AES的算法

128-EIA3ZUC

基于ZUC的算法

表3.18 EPS加密算法（EEA）

参数

含义

EIA0

空加密算法

128-EIA1SNOW

基于3G的算法

128-EIA2AES

基于AES的算法

128-EIA3ZUC

基于ZUC的算法

3.7.9 RRC连接恢复

此过程的目的是恢复与已挂起的eNodeB的连接（通过RRC连接释放过程，并将releaseCause设置为rrc-Suspend）。如果UE连接被挂起，则它从CONNECTED模式移动到IDLE模式。如果恢复连接后者，则UE从IDLE模式返回到CONNECTED模式。在完成该过程之后，UE建立SRB1和任何DRB。如果连接被挂起，则UE和eNodeB都保存UE的AS上下文。

图3.11说明了这个过程。根据NAS的请求启动连接恢复，并且一旦连接恢复完成，就通知NAS。当UE发送RRCCconnectionResumeRequest消息时，它指示恢复连接的原因，该连接可以是针对移动台发起的信令或数据，移动终止的信令或数据，移动台发起的异常数据或延迟容忍接入。 RRCConnectionResumeRequest消息内容总结在表3.19中。 UE在连接暂停之前已经激活了其安全性，并且RRC-ConnectionResumeRequest与消息认证码（MAC）一起被发送。

图3.11：连接恢复过程。

当UE接收到RRConnectionResumemessage时，它会更新并恢复安全上下文并更新加密和完整性密钥：KRRCint，KRRCenc和KUP enc。 RRConnectionResume消息还包含该UE的专用无线电配置，并包括其子层的配置参数：PDCP，RLC，MAC或PHY。 UE将这些无线电配置应用于其他子层。 UE恢复所有DRB。该消息的内容如表3.20所示。

最后，UE发送RRConnectionResumeComplete消息，并且它可以利用RRCConnectionResumeComplete捎带一些NAS消息。该消息的内容如表3.21所示。

UE可以选择恢复到除之前暂停RRC连接的旧eNodeB之外的另一个新eNodeB的R​​RC连接。新旧eNodeB一起通信，以便新eNodeB可以从旧eNodeB检索UE存储的信息和上下文。

3.7.10 RRC连接重配置

当UE处于CONNECTED模式并且在安全性被激活之后，eNodeB可能需要改变PDCP，RLC，MAC或PHY子层的配置参数。此外，eNodeB可能需要建立或释放任何信令或数据无线电承载。

为此目的，eNodeB向UE发送RRCConnectionReconfiguration消息。图3.12说明了这个过程。如果UE接收到RRCConnectionReconfiguration消息，则它将新的无线电配置应用于PDCP，RLC，MAC或PHY子层，包括任何无线承载的建立或释放。此外，任何NAS消息都可以使用RRCConnectionReconfiguration消息进行搭载。

表3.19 RRCConnectionResumeRequest消息

参数

大小(Bits)

含义

resumeID

40

用于标识UE的AS上下文的ID

resumeCause

3

表示访问类型（移动终止访问，移动始发信令，数据，异常数据或延迟容忍访问）

shortResumeMAC-I

16

MAC-I用于识别和验证UE

表3.20 RRCConnectionResume消息

参数

大小(Bits)

含义

RadioResourceConfig Dedicatedtions

变量

包括所有子层的所有专用配置：PDCP，RLC，MAC和PHY。 还包含要恢复的SRB和DRB

表3.21 RRCConnectionResumeComplete消息

参数

大小(Bits)

含义

selectedPLMN- Identity

3

表示UE从SIB1-NB中包含的plmn-IdentityList中选择的PLMN的索引

dedicatedInfoNAS

变量

携带有该RRC消息的NAS信息

表3.22显示了RRCConnectionReconfiguration消息的内容。

3.7.11 RRC连接重建

图3.12：连接重新配置过程。

表3.22 RRCConnectionReconfiguration消息

参数

大小(Bits)

含义

dedicatedInfoNAS

变量

携带有该RRC消息的NAS信息

RadioResourceConfig Dedicated

变量

包括所有子层的所有专用配置：PDCP，RLC，MAC和PHY。 还包含要重新配置的SRB和DRB

表3.23 RRCConnectionReestablishmentRequest消息

参数

大小(Bits)

含义

ReestablishmentCause

2

表示触发重建过程的失败原因。 可能的值是{freconfigurationFailure，otherFailureg}

ue-Identity

S-TMSI

UE身份包括用于检索UE上下文并且在eNodeB处用于促进较低层的争用解决

图3.13：激活AS安全性时的连接重建过程。

此过程的目的是在发生错误情况后恢复与eNodeB的连接，并导致UE暂时失去与eNodeB的连接。 在错误期间，UE不能与eNodeB进行通信。 错误条件包括信号丢失，信号弱，完整性检查失败，发送到eNodeB的消息数量过多而未收到任何确认信息，或无线电链路故障。 如果UE接收到UE不能遵守的无线电配置参数，则UE也可以发起该过程。 启动此程序的原因如表3.23所示。

此外，当AS安全性未被激活以恢复SRB1bis上的操作并继续在该SRB1bis上进行流量传输时，该过程可以由支持Control place IoT EPS优化的UE触发。 已激活安全性的UE使用此过程重新建立SRB1。

如果由于任何错误条件而启动该过程，则UE在MAC子层处开始小区搜索和随机接入过程，就像UE第一次开始从IDLE模式移动到CONNECTED模式一样。如果UE处于CONNECTED模式并且安全性已被激活，则UE使用该过程。图3.13说明了UE检测到丢失或弱信号时的此过程。在这样的事件中，UE暂停所有无线电承载并应用默认无线电配置。 UE从CONNECTED模式移动到IDLE模式并开始搜索另一个要驻留的小区。一旦UE填入合适的小区，UE就将RRCConnectionRestablishmentRequest发送到eNodeB。新发现的合适细胞可以是相同的老细胞或完全不同的细胞。 eNodeB将RRCConnectionReestablishment消息发送回UE，其包含专用无线电配置参数并且UE用于配置其子层（表3.24）。如果在此过程开始之前已激活安全性，则UE再次重新激活安全性，并导出完整性和加密算法的必要密钥。一旦安全被激活，UE就转移到CONNECTED模式并分别使用信令和数据无线电承载恢复信令和数据消息的交换。

最后，UE将RRCConnectionReestablishment-Complete发送到eNodeB，以在SRB1或SRB1bis上结束该过程。

3.7.12 RRC连接释放

如果UE处于CONNECTED模式，则eNodeB使用该过程来释放或暂停与UE的连接。当要释放连接时，除了所有子层的所有专用无线电配置之外，UE还释放所有信令和无线电承载。但是，如果RRCConnectionRelease消息用于挂起连接（通过将releaseCause设置为rrc-Suspend），则UE暂停所有信令和无线承载，保存AS上下文，并存储resumeIdentity以便稍后在通过发送恢复连接时使用RRCConnectionResumeRequest，如表3.19所示。

表3.24 RRCConnectionReestablishment消息

参数

大小

含义

RadioResourceConfig Dedicated

变量

包括所有子层的所有专用配置：PDCP，RLC，MAC和PHY。 它还包含要建立的SRB和DRB

图3.14：释放连接的连接释放过程。

在完成该过程后，UE从CONNECTED模式移动到IDLE模式。 图3.14说明了这个过程。 当UE接收RRCConnectionRelease消息以释放连接时，它释放包括SRB1bis的所有无线承载并释放所有子层中的无线电配置。

表3.25 RRCConnectionRelease消息

参数

大小(Bits)

含义

releaseCause

2

指示释放RRC连接的原因。 可能的值是{rrc-Suspend，other}

resumeIdentity

40

用于标识UE的AS上下文的ID

redirectedCarrierInfo

24

指示UE可以搜索合适小区的载波频率和偏移

在离开CONNECTED模式时，RRCConnectionRelease消息可以指示UE首先尝试找到合适的小区驻留的频率。 如果UE没有在该载波频率上填充合适的小区，则它可以搜索fid在不同频率上的另一个合适的小区。

3.7.13 DL信息传输

如果UE处于连接模式，则该过程用于将NAS消息从NodeB传送和隧道传送到UE。 图3.15说明了从eNodeB隧穿NAS消息到UE的过程。 一旦UE接收到专用NAS信息，它就将其转发到NAS层。 该消息的内容如表3.26所示。

图3.15：DLInformationTransfer程序。

表3.26 DLInformationTransfer消息

参数

大小

含义

dedicatedInfoNAS

变量

携带有该RRC消息的NAS信息

3.7.14 UL信息传输

如果UE处于连接模式，则该过程用于将NAS消息从UE传送和隧道传送到eNodeB。 图3.16说明了将NAS消息从UE隧道传输到eNodeB的过程。 表3.27显示了此消息的内容。

如果UE正在发送RRCConnectionSetupComplete或RRC-ConnectionResumeComplete，则UE可以与它们搭载NAS消息，并且不需要发送ULInformationTransfer消息。

图3.16：ULInformationTransfer程序。

表3.27 ULInformationTransfer消息

参数

大小

含义

dedicatedInfoNAS

变量

携带有该RRC消息的NAS信息

3.7.15 UE能力转移

eNodeB使用该过程来查询UE的无线电接入能力。仅当UE处于CONNECTED模式时，eNodeB才启动此过程。图3.17说明了这个过程。

eNodeB使用此过程来查询UE功能，包括AS发布版本，支持的频带列表，对多个承载的支持，对多载波和多音调操作的支持，最大鲁棒报头压缩（RoHC）上下文会话数以及支持的配置文件。

该过程还违反UE的下行链路和上行链路能力。表3.28中的参数由UE列举。表3.28总结了发送到eNodeB的UECapabilityInformation消息中包含的所有无线电功能。

表3.29示出了UE在子帧[19]中可以接收（DL）或发送（UL）的PHY子层PDU大小。在半双工FDD模式中，可以在单个子帧中分别接收或发送用于Cat-NB1的最大680比特和1000比特。对于Cat-NB2，它最多支持2536位。然而，这不是PHY子层数据速率，因为PHY子层PDU经历了若干传输重复和处理，如将在7.10.9.13节中解释的那样。

图3.17：能力查询程序。

表3.28 UECapabilityInformation消息

参数

大小（Bits）

含义

accessStratum Release

4

表示协议栈的发布。 可能的值为{rel13，rel14}

ue-Category-NB

1

如果存在，则违反UE类别NB1，如表3.29所示

multipleDRB

1

如果出现，表示UE支持。 仅当UE支持Dataplane CIoT EPS优化时，此参数才适用。 如果UE支持多个DRB，则UE应支持两个同时的DRB

supportedROHC- Profiles

7

支持的包头压缩（RoHC）配置文件列表，如表4.1所示

multiTone

1

如果呈现，则指示UE支持NPUSCH上的UL多音传输

multiCarrier

1

如果出现，则表示UE支持多载波操作

multiCarrier-NPRACHN

如果出现，则表示UE在非锚定载波上支持PRACH

twoHARQ- Processes-r14

1

如果出现，则表示UE支持DL或UL中的两个HARQ进程操作

supportedBand- List

1

列表表示UE支持的射频频段列表

multiCarrier-Paging

1

如果出现，则表示UE支持在非锚定载波上进行寻呼

表3.29下行链路和上行链路能力

UE Category

每TTI接收DL传输块大小

每TTI接收DL传输块大小

双工

NB1

680

1000

半双工FDD

NB2

2536

2536

半双工FDD

3.7.16无线链路故障

UE可能由于不同原因（例如，丢失或弱信号，低测量RSRP或低信号干扰加噪声比（SINR））或不能解码NPDCCH而失去与eNodeB的连接。与eNodeB的差或良好连接都由从PHY子层发送到RRC的不同步或同步指示来指示。如果PHY子层可以连续多次成功解码NPDCCH，则指示良好的连接（或同步）N311。如果PHY子层连续多次成功解码NPDCCH，则不良连接（或不同步）N310。 N311和N310可以采用eNodeB在连接建立过程中配置的{1,2,3,4,5,6,8,10}的值。

当UE检测到无线电链路故障时，UE可以决定启动RRC连接重建过程，如3.7.11节中所述，或者从CONNECTED转换到IDLE模式。当转移到IDLE模式时，UE释放所有子层的所有无线电配置：PDCP，RLC，MAC和PHY，释放SRB和DRB，并执行小区选择以选择要驻留的新小区。

3.8逻辑信道

RRC使用逻辑信道的概念分别向eNodeB发送和从eNodeB接收RRC消息。 RRC使用的逻辑信道是控制平面信道。逻辑信道是用于接收广播MIB和SIB的BCCH，用于交换RRC消息的公共控制信道（CCCH）和专用控制信道（DCCH），以及用于交换DRB上承载的数据平面业务的专用业务信道（DTCH）。

表3.30总结了RRC消息和相应的无线承载，逻辑信道，传输信道，物理信道及其方向。逻辑信道被映射到MAC子层的传输信道，其被映射到物理子层的物理信道。第6.1和7.8节解释了逻辑信道到传输和物理信道的映射。

3.9多载波支持

UE可以支持到eNodeB的多个下行链路或上行链路载波频率。这称为多载波支持。引入该特性是为了对不同载波上的大量NB-IoT设备进行负载均衡，从而避免NB-IoT设备之间的争用，实现更高的吞吐量。

对于所有单播传输，处于CONNECTED模式的UE通过RRCConnectionReconfiguration消息被配置到附加的非锚定载波。锚载波承载所有同步和系统信息，而非锚定载波可以承载数据传输，寻呼消息，随机接入过程或SC-PTM接收。 UE一次使用锚载波或非锚载波，而不是同时使用它们两者。

表3.30 RRC消息及其信道

信息

承载

逻辑频道

传输通道

物理信道

方向

MIB-NB

-

BCCH

BCH

NPBCH

DL

SIB1

-

BCCH

DL-SCH

NPDSCH

DL

SIBs

-

BCCH

DL-SCH

NPDSCH

DL

Paging

PCCH

PCH

NPDSCH

DL

RRCConnectionReestablishmentRequest

SRB0

CCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

RRCConnectionRequest

SRB0

CCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

RRCConnectionResumeRequest

SRB0

CCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

RRCConnectionReestablishment

SRB0

CCCH

DL-SCH

NPUSCH

DL

RRCConnectionSetup

SRB0

CCCH

DL-SCH

NPUSCH

DL

DLInformationTransfer

SRB1, SRB1bis

DL-SCH

NPUSCH

DL

RRCConnectionReconfiguration

SRB1

DCCH

DL-SCH

NPUSCH

DL

RRCConnectionRelease

SRB1, SRB1bis

DCCH

DL-SCH

NPUSCH

DL

SecurityModeCommand

SRB1

DCCH

DL-SCH

NPUSCH

DL

UECapabilityEnquiry

SRB1, SRB1bis

DCCH

DL-SCH

NPUSCH

DL

RRCConnectionResume

SRB1

DCCH

DL-SCH

NPUSCH

DL

RRCConnectionReconfigurationComplete

SRB1

DCCH

UL-SCH

NPUSCH

DL

RRCConnectionReestablishmentComplete

SRB1, SRB1bis

DCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

RRCConnectionSetupComplete

SRB1bis

DCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

SecurityModeComplete

SRB1

DCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

UECapabilityInformation

SRB1, SRB1bis

DCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

ULInformationTransfer

SRB1, SRB1bis

DCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

RRCConnectionResumeComplete

SRB1

DCCH

UL-SCH

NPUSCH

UL

表3.31多载波支持

非锚定载体

锚定载体

带内

保护频带

独立

带内

Yes

Yes

No

保护频带

Yes

Yes

No

独立

No

No

Yes

可以在用于单播传输的RRC连接建立过程期间配置非锚定载波。当为UE配置DL非锚载波时，UE在该载波频率上接收数据。还可以为该非锚载波提供位图，其指示可以用于接收数据的子帧。由于在锚载波上正在接收同步和广播信息，因此非锚定载波包含用于DL的更多可用子帧。也可以为UE配置UL非锚定载波。

如果UE未被配置用于非锚定载波，则仅在锚定载波上承载所有下行链路和上行链路传输。如果UE被配置用于非锚定载波，则UE仅在单个载波上发送或接收，而不是在所有子载波上同时发送或接收。也就是说，接收和发送不是同时进行的，并且仅限于DL或UL的一个频带。 UE仅具有一个发送器和接收器就足够了。有效锚和非锚载波组合如表3.31所示。

3.10控制平面和数据平面蜂窝物联网（CIoT）优化

CIoT EPS优化提供了一种支持UE和eNodeB之间的小数据或SMS传输的方法。 UE在RRC连接建立过程，NAS附着请求或NAS TAU请求期间指示对控制平面CIoT EPS优化，数据平面CIoT EPS优化或S1-U数据传输的支持[20,21]。支持数据平面CIoT EPS优化的UE也支持S1-U数据传输。

控制平面CIoT EPS优化用于经由MME在控制平面上传输用户数据（IP，非IP），SMS消息或任何其他数据平面业务，而不触发数据无线电承载建立。 UE NAS使用以下任何NAS过程来交换其数据平面消息：下行链路NAS传输，上行链路NAS传输，下行链路通用NAS传输和上行链路通用NAS传输[20]。

数据平面CIoT EPS优化用于将NAS模式从EMM-IDLE模式更改为EMM-CONNECTEDmode，而无需使用服务请求过程[20]。

控制平面CIoT EPS优化的特征如下：

支持在控制平面上有效传输用户数据（IP，非IP或SMS），而无需建立数据无线承载。

所有上行链路和下行链路NAS消息都带有RRC消息，如表3.26和表3.27所示。

不支持RRC连接重新配置。 UE可选择支持RRC连接重建过程。

仅建立信令无线电承载（SRB1bis），并且不建立数据无线电承载（DRB）。

只有一个专用逻辑信道，并且不支持DTCH。

未使用PDCP子层，并且未激活AS安全性。

UE可以支持S1-U传输。

具有数据平面CIoT EPS优化的UE旨在传输数据平面流量，而无需使用NAS服务请求过程以便在eNodeB处建立AS上下文。这设有NB-IoT设备和机器类通信。数据平面CIoT EPS优化的特征如下：

支持使用数据无线电承载进行数据传输。绕过PDCP子层直到它被激活。

当eNodeB释放RRC连接时，使用RRC连接暂停过程。 eNodeB可以在空闲模式下请求UE保留包括UE能力的UE AS上下文。该RRC过程在3.7.12节中解释。

当UE从IDLE移动到CONNECTED模式时，使用RRC连接恢复过程。 eNodeB使用并访问UE存储的信息以恢复RRC连接。 eNodeB使用UE提供的恢复ID来访问存储的UE信息。该RRC过程在3.7.9节中解释。

当RRC连接在其被暂停之后重新开始时，安全性继续被激活并且在RRC连接恢复过程中不支持重新键入。短UE-1在UE的RRC连接恢复过程中被重新用作认证令牌。

当建立，恢复，重新配置或重新建立RRC连接时，可以配置非锚定载波。

NAS协议[20]可以从EMM-IDLE模式转换到EMM-CONNECTED模式，而无需服务请求过程。

SIB2-NB包含eNodeB是否支持CIoT EPS优化的信息。当UE在RRC处接收到SIB2-NB时，它将其转发到UE处的NAS层。 UE决定是否使用该优化，并在RRC连接建立过程期间发送该决定​​。

3.11省电模式（PSM）

PSM使设备进入深度睡眠模式以降低能耗。具有延迟容忍应用或不频繁的数据传输和接收的UE可以使用该模式[9,22]。

在PSM中，UE决定它需要多长时间处于睡眠模式。在PSM期间，UE断电，保持在网络中注册。这允许UE在再次变为活动时避免重新附着或重新建立PDN连接。在PSM期间，UE对于移动终止服务是不可达的，并且网络知道UE状态并且避免寻呼UE。如果UE移动到CONNECTED模式，则它再次可用于移动终止或始发服务。

UE可以通过在附着或TAU过程期间包括定时器T3324来请求进入PSM。 EPC通过在附着接受或TAU接受过程中为定时器T3324提供值来向UE授予PSM。

当T3324定时器到期时，UE停用包括PHY，MAC，RLC，PDCP和RRC子层的AS并进入PSM。如果在T3324到期时UE处于CONNECTED模式，则它释放RRC连接。当UE进入PSM时，它可以继续处于该模式中等于T3412的时间。如果UE需要在PSM中保持比EPC广播的T3412时间值更长的时间，则它可以发送第二定时器，这是在附着或TAU过程期间的T3412延长时间。最长持续时间，包括T3412，约为413天[21]。图3.18和表3.32显示了两个定时器T3324和T3412 [21]的格式。

图3.18：T3324和T3412扩展定时器信息单元。

表3.32 T3324定时器信息单元

参数

含义

定时器内容长度单位

定时器信息单元的内容长度

可以是T3324定时器的任何一个：

0 0 0值以2秒的倍数递增

0 0 1值以1分钟的倍数递增

0 1 0值以decihours的倍数递增

1 1 1值表示计时器已停用。

可以是T3412的以下任何一个：

0 0 0值以10分钟的倍数递增

0 0 1值以1小时的倍数递增

0 1 0值以10小时的倍数递增

0 1 1值以2秒的倍数递增

1 0 0值以30秒的倍数递增

1 0 1值以1分钟的倍数递增

1 1 0值以320小时的倍数递增

1 1 1值表示计时器已停用

定时器值

二进制编码的计时器值

3.12空闲模式下的不连续接收（DRX）

DRX是UE可以节省能量和电池的另一过程。在该过程中，UE不需要在每个子帧中监视NPDCCH以检测是否接收到寻呼消息。相反，存在可用的指定寻呼帧（PF），其中每个帧可以包含一个或多个寻呼时机（PO）。 PF和PO都是UE已知的，并且UE可以仅在单个PO上唤醒并且检测用P-RNTI加扰的NPDCCH。每个无线电帧中只有一个PF，并且每个DRX周期中有一个PO，并且UE每个DRX周期仅监视一个PO。 DRX周期的最大值为10.24秒。

在每个PF内，PO可以在子帧＃0，＃4，＃5或＃9中。 PF和PO取决于UE的IMSI。因此，每个UE具有不同的寻呼时机。 DRX默认参数在SIB2-NB中提供给UE。当UE处于IDLE或CONNECTED模式时，可以使用DRX过程。处于CONNECTED模式的DRX程序在第6.5节中说明。

除了DRX过程之外，UE还可以配置为使用扩展DRX（eDRX）周期，从而延长休眠周期。 eDRX周期长度见表3.33 [21]。通过包括DRX / eDRX参数IE，UE可以在附着或TAU过程期间请求使用DRX / eDRX。 EPC通过向UE发送附着或TAU接受消息来接受该请求。 UE可以请求启用PSM和DRX / eDRX。 EPC决定是否允许这两个程序，或者只允许这两个程序，或者不允许这些程序。然而，UE可以在每个新附着或TAU过程处请求不同的组合。

表3.33 eDRX周期长度

eDRX周期

20.48

40.96

81.92 (~ 1 分钟)

163.84 (~3 分钟)

327.68 (~5 分钟)

655.36 (~ 11 分钟)

1310.72 (~22 分钟)

2621.44 (~44 分钟)

5242.88 (~87 分钟)

10485.76 (~175 分钟)

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    前言    9 致谢    10 作者    10 第1章  物联网    15 1.1简介    15 1.1.1本书概要    16 1.1.2如何阅读本书    17 第2章  4G和5G系统  ...

  4. 5G LTE窄带物联网(NB-IoT) 3

    缩略语表 1G第一代移动通信  2G第二代移动通信  3G第三代移动通信  3GPP第三代合作伙伴计划  4G第四代移动通信  5G第五代移动通信  ACK确认  AES高级加密标准  AM确认模式 ...

  5. 5G LTE窄带物联网(NB-IoT)8

    第5章 无线电链路控制子层 RLC是LTETM NB-IoT协议栈中的重要子层.它负责将控制和数据平面PDU可靠且有保证地传输到接收器侧. RLC子层提供以下功能[25]: 与另一个对等体可靠地传输R ...

  6. 5G LTE窄带物联网(NB-IoT) 9

    第6章 媒体访问控制子层 MAC子层是直接与PHY子层接口的最低子层.因此,该子层几乎实时地执行其功能.该子层的功能如下[26]: 随机访问和争用解决程序. 将多个RLC PDU多路复用和解复用到单个 ...

  7. 5G LTE窄带物联网(NB-IoT)7

    第4章 分组数据汇聚协议子层 PDCP是一个薄的子层,用于控制平面和数据平面[23].其主要功能是为控制和数据平面PDU提供完整性和安全保护.特别是,PDCP提供以下功能: 为发送的PDCP SDU分 ...

  8. 工信部：推动窄带物联网、5G泛在信息基础设施

    据工信部网站17日消息,2016年11月16日,第十八届中国国际高新技术成果交易会在深圳开幕,工业和信息化部怀进鹏副部长出席高交会开幕式,并参观了"工业和信息化宽带中国专题展馆". ...

  9. 5G之前，千兆级LTE在铺路，LTE是物联网最理想的连接技术

    移动通信圈子里正热的话题,莫过于5G被提上日程.在国际无线标准化机构3GPP RAN1(无线物理层)87次会议的5G短码方案讨论中,华为力推的"Polar Code(极化码)"方案 ...

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