2012年9月27日 星期四

LTE: Attach Accept message +ESM : Activate Default EPS Bearer Context Request 詳解(EMM及ESM)


Attach Accept是Network用來 回覆UE Attach Request 的訊息,通常Attach accept會由RRC CONNECTION RECONFIGURATION夾帶。而attach Request也會夾帶ESM的Activate Default EPS Bearer Context Request去啟動UE 封包的連線能力。畢竟網路都已經接受UE的Attach,就該讓人家準備開始連線。

主要會做以下幾件事情
  • EMM會回報EPS Attach Result
    這個Attach result是要拿來告知UE,LTE網路是EPS only還是EPS(Evolved Packet switched)跟CS(Circuit Switched)能力都有,這邊的CS不是指LTE有CS,而是指LTE可以跟GSM或UMTS做連動的能力。當UE收到 EPS only就會認定LTE只能處理packet相關的信令,就不會傳送CS相關的信令。
  • GUTI的配發我們在attach request提到過UE會提供先前使用的GUTI,或是用IMSI、IMEI來代表身分。如果MME發現UE提供的GUTI是不合法或是其他MME提供的,MME將會提供新的GUTI給UE
  • TAI List的配發Tracking Area List可以讓UE在附近區域都不用進行Tracking Area Update。
  • EMM Cause通常UE送出Combined attach,網路回報 EPS only,則會在attach accept附上EMM cause:18,代表 CS domain not available。有些UE會在收到EMM cause就自己離開網路。
  • ESM Activate Default EPS Bearer Context RequestAttach上,網路就要開始建立Bearer,才可讓UE進行後續的傳輸,詳細資訊請參照下面ESM的部分
EMM:ATTACH ACCEPT
Information Element Presense Description
Security header type M 表示本NAS message 是否有Integrity(完整性)及Ciphered(加密),
要經過Security Command才會有功能,不然為0000全零,未加密。
EPS attach result M Network收到UE的Attach request,會回覆attach result給UE,讓UE知道網路的是否支援CS 的能力,還是只有PS的能力。
  • 0 0 1 EPS only
  • 0 1 0 combined EPS/IMSI attach
Spare half octet M 這個欄位沒有特別的意義,僅是補足半個Octect,讓下個欄位從完整的OCTECT開始。
T3412 value M 這個欄位在指示UE,做Tracking Area update的週期,預設為54分鐘,超過這個timer,UE不管身在何方都會做一次tracking area update。
TAI list M UE註冊之後,網路會給UE一個預設Tracking Area list,這跟區域性有關係,目的是為了UE不要這麼頻繁的去做Tracking Area update。
ESM message container M 乘載ESM Message 的部分,必須要額外解碼才有辦法看出來,會另外在下面使用Table列出,這部分是對應到Activate Default EPS Bearer Context Request,網路要啟動Default EPS bearer來乘載封包,讓UE可以與S-GW與P-GW去做溝通
GUTI O 網路如果要分配GUTI給UE就會用這個欄位。
Location area identification O 通常是用做CSFB,因為CSFB會在3G對應到Location Area,所以這部分是讓UE知道自己在WCDMA上的Location Area。
MS identity O 如果UE做Combined attach,網路可能會傳送TMSI給UE。
EMM cause O 用作指示EMM若是有問題,將會帶EMM cause code,但是有帶EMM cause 不見得是Reject,有時候UE送出Combined attach但網路只有EPS only,這時候就會帶CS domain not available給UE。詳細資料請參考24.301 subclause 9.9.3.9
T3402 value O 指示UE,如果attach request或tracking area update超過五次時要等多久才會重新進行attach或tracking area update。若沒有指示,則UE則會使用預設12分鐘。
T3423 value O 設定UE在EMM-REGISTERED狀態,ISR啟動,但是沒有CELL可以上的狀況會啟動timer,當timer時間到時,設定TIN為P-TMSI,表示CS Fallback停止。
Equivalent PLMNs O 網路用來讓UE了解還有其他的Equivalent PLMNs,UE收到之後會將Equivalent PLMNs寫入SIM卡,UE未來做CELL selection會納入列表中。
Emergency number list O 網路用來指示緊急電話的號碼所用
EPS network feature support O 用來指示EPS網路是否支援以下的功能
  • IMS voice over PS session in S1 mode (IMS VoPS)
  • emergency bearer services in S1 mode (EPC-LCS),
  • location services via EPC (EPC-LCS)
  • location services via CS domain(CS-LCS),
用來指示網路是否支援IMS、IMS的緊急電話、CS/PS location server 等功能。UE收到這個指示才知道要不要註冊IMS,或是緊急電話可不可以用PS等等。
Additional update result O 網路用來回覆UE Addition update type,用來指示CS Fallback not preferred或是
SMS only,當UE運作在不同的Mode時,則會有不同的行為模式。詳細的行為模式請參照此連結

ESM:ACTIVATE DEFAULT EPS BEARER CONTEXT REQUEST
ESM最主要是做以下幾件事情
  • 建立Default Bearer給UE確認的APN,並且給予bearer相關的QoS參數,讓UE知道PDN address,等於是給UE門票,讓他準備進場。
  • 發配GPRS/UMTS參數(若有inter-RAT的必要的話)除了要給LTE 的參數,若是網路及UE有支援inter-RAT的話,也會有相關的GPRS/UMTS的參數在這邊傳遞,為的就是要讓UE handover過去不需要再重建 Data Connection,降低Handover的時間

Information Element Presense Description
EPS bearer identity M 表示本NAS message 是否有Integrity(完整性)及Ciphered(加密),
要經過Security Command才會有功能,不然為0000全零,未加密。
Procedure transaction identity M 表示本次訊息交換的ID,用於讓EMM要 routing給ESM,要建立起EPS bearer之前所使用,建立完後,就會使用EPS bearer ID
EPS QoS M 這個欄位表示網路要啟動的Bearer的Qos參數是多少,會有以下參數。

  • QCI (Quality of Service Class Identifier)
  • Maximum bit rate for uplink
  • Maximum bit rate for downlink
  • Guaranteed bit rate for uplink
  • Guaranteed bit rate for downlink
  • Maximum bit rate for uplink (extended)
  • Maximum bit rate for downlink (extended)
  • Guaranteed bit rate for uplink (extended)
  • Guaranteed bit rate for downlink (extended)
可以看的到這邊會定義uplink跟downlink的最大的 Bit Rate、保證Bit Rate,至於為什麼會有extend,因為原本的欄位並沒有定義LTE這麼大的bit rate,所以做了一個extend的欄位給LTE用。下面有張圖是不同的QCI所代表的含意。有機會在寫個QoS的專題文章。
Access point name M APN,用作指示PDN連線主要的名稱,用作辨識你要連到什麼PDN。至於為什麼是optional,UE若沒有帶APN,將會由network分配APN給他,與attach request不同的是,這邊是必要欄位。不管UE有沒有帶APN,網路都會回應APN。
PDN address M PDN address就是UE用來上網Gateway,也就是P-Gateway的address,有可能是IPv4或IPv6 ,雖然是必要欄位,但也有可能是0.0.0.0,讓UE使用DHCP去取得IP address。
Transaction identifier O 若UE支援lu mode或A/Gb mode則用來傳遞 Transcation id,這個值是用來快速Handover到2G及3G時使用的,若沒有這個值必須要在GPRS/UMTS重建PDP context。
Negotiated QoS O 看到這個欄位,你會想,剛剛上面不是有Qos參數了,怎麼這邊還有,這邊是拿來給GPRS及UMTS網路所使用的QoS,細節就不贅述。請參照24.008 subclause 10.5.6.5
Negotiated LLC SAPI O 與上面兩個一樣,這個參數是GPRS所使用,UE要有這個參數才可以快速Handover到GPRS去。
Radio priority O 這個是網路給UE在GPRS/UMTS在PDP context底層的radio priority。
Packet flow Identifier O 這也是GPRS/UMTS所使用的參數,在SGSN中每一個UE都會有不同的Packet flow id,會代表著不同的Qos的參數,所以這個ID會代表著不同的PDP context的QoS。
Protocol configuration options O UE用來透過這個選項去告訴P Gateway及其他網路元件資訊所使用,這個欄位特別的地方在於MME收到此項資訊,他會轉發給其他的網路元件,例如他會轉發000C給 P-CSCF說UE建立起bearer之後要使用DHCP拿IPv4的address,詳細資訊請參照:24.008 subclause10.5.6.3。

QCI Table
23.203  Table 6.1.7:
image

2012年9月23日 星期日

LTE- UE mode and UE's usage setting (Voice Centric or Data Centric)

做UE做了半天或是用UE用了半天,你的UE是什麼什麼UE,你清楚嗎?
UE是在什麼Mode?是Voice Centric 還是Data Centric?
這些東西是在做什麼用的,簡單的說就是定義UE的Packet-Switched及Voice Switched能力以及當有CS Fallback時該怎麼去取捨要連哪,是LTE、WCDMA或GSM。
建議理解這篇文章之前先了解一下什麼是CS Fallback
UE Mode
UE運作在下列四種mode之一
  • PS mode 1 of operation: the UE registers only to EPS services, and UE's usage setting is "voice centric"
  • PS mode 2 of operation: the UE registers only to EPS services, and UE's usage setting is "data centric"
  • CS/PS mode 1 of operation: the UE registers to both EPS and non-EPS services, and UE's usage setting is "voice centric"
  • CS/PS mode 2 of operation: the UE registers to both EPS and non-EPS services, and UE's usage setting is "data centric".
這四個Mode主要的區別有兩個,
  • 一個是UE是不是除了PSdomain之外有註冊CS domain。
  • 另一個是Voice Centric或是Data Centric,這個設定稱為 UE's usage setting,下面有說明
另外很顯然的,若是要有CS Fallback或 SMS over SGs UE必須要運作在CS/PS mode 1/2下。
UE's usage setting
這個設定最主要是改變UE是以Voice Service為主,還是Data Service為主,所以會牽涉到當device要二擇的時候,會優先選擇哪一個


  • Voice Centric Device
    若UE為Voice  Centric Device則UE會保持Voice連線為主要的行為模式。若在combined EPS/IMSI attach或Combined TA/LA update時,收到網路的additional update result欄位,CSFB Not Preferred或SMS-only,這表示LTE network不偏好UE使用LTE CSFB服務或是僅提供SMS over SGs服務。這時候UE因為是以Voice為中心所考量,他就會放棄LTE Data Domain,去對UTRAN(3G)及GERAN (2G)做連接。
  • Data Centric Device若UE為Data Centric Device,則UE會以保持Data連線為主要的行為模式,就算UE沒有Voice service,還是會保持跟E-UTRN的連線,如果從網路端收到SMS-only,則UE會繼續與E-UTRN連線,而不做CS-Fallback。而收到"CSFB Not Preferred"才會再額外做CSFB。

UE Mode Changing
以下是24.301 Figure 4.3.2.1.1對四種Mode變更的狀態圖。
image

 
以下是會導致四個Mode轉換的原因

  • 由Mode 1 到Mode 2(直的箭頭),就是在UE's usage setting上面的變更。
  • 而CS/PS mode跟PS mode(橫的箭頭)之前的轉換牽涉到幾個部分,第一個是UE內的Voice Domain Preference設定變更,第二個IMS註冊成功或是失敗。
看起來這四種mode變更都是UE本身設定上的改變所影響,除了IMS註冊成功或失敗與否。


你一定會想,為了一個Voice,搞得這麼複雜,在LTE沒有Circuit Switched真的是很麻煩,一切的一切都是為了未來VoLTE,,封包網路去做布局,現在LTE初期布置若沒有完善的方案,會讓LTE變成只是純粹用來上網的工具,而沒辦法一步一步讓語音導入全封包的時代,那LTE就顯得沒有意義了。









中心的

2012年9月19日 星期三

LTE: Attach Request message +ESM : PDN Connectivity Request詳解(EMM及ESM)

 
UE在做完RRC連線後,就會開始進行NAS層的行為,
這部分通常是包在RRC Message 中的DedicatedInfoNAS中,剛EnodeB收到之後會直接往後端MME丟。讓MME去處理NAS層Signaling。
RRC Connection Setup Complete會夾帶Attach Request,而Attach Request又會夾帶PDN Connectivity Request。
EMM Part:Attach Request
M= Mandatory   O= Optional
Information Element Presense Description
Security header type M 表示本NAS message 是否有Integrity(完整性)及Ciphered(加密),
要經過Security Command才會有功能,不然為0000全零,未加密。
NAS key set identifier M 用來指示目前UE上有什麼NAS Security Key。是KSIASME或是映射到的KSISGSN,因為對安全性沒什麼概念,這邊不太了解,詳細資料在24.301 subclause 4.4.2
EPS attach type M 指示Attach的型態
  • EPS attach--有Packet Switched的能力
  • Combined Attach--此種attach是用來做CS Fallback,是有一種Voice Fallback到3G或2G的功能
  • EPS Emergency Attach--用做LTE 緊急通話服務的指示
EPS mobile identity M 此為UE送至NAS的identity,可以為下列三種
  • IMSI--用作UE第一次連上網路時使用,因為這時網路還沒有分配GUTI,所以先使用IMSI作為身分辨識
  • GUTI-- 當UE有連過此網路時便會使用GUTI來當作自己的身分,這可以避免,被有心人竊聽,因為attah request 都是沒加密的狀況。
  • IMEI--當沒有IMSI或GUTI時,使用IMEI做身份辨識,當一個人他沒插SIM card到手機裡面卻要打緊急電話的時候,就會用到。
    關於此部分 可以參照這篇文章
UE network capability M 此為UE用來傳送自己能力給網路端,包括
  • UE本身加密的能力EEA0-EEA7'、EIA0-EIA7、UEA0-UEA7等等
  • access class control for CS Fallback(22.011)
  • LTE Location Service(24.171)
  • LTE Positioning Protocol (LPP) (36.355)
  • 1xSRVCC(23.216)
ESM message container M 乘載ESM Message 的部分,必須要額外解碼才有辦法看出來,會另外在下面使用Table列出
Old P-TMSI signature O 如果UE上有P-TMSI就要在這邊告知網路,P-TMSI,為3G或2G在packet domain使用的temp id,這是用做Idle state Signalling Reduction(ISR)所使用。
Additional GUTI O 一樣是Idle state Signalling Reduction(ISR)時使用,TIN若是使用P-TMSI,並且UE有GUTI、P-TMSI及RAI。
Last visited registered TAI O UE上次註冊的Tracking Area Indicator
DRX parameter O 用來指示網路端UE所使用的DRX(Discontinuous Reception) parameter,雖然DRX是UE定期關閉接收器已作省電之用的功能,但Network仍需要知道UE DRX的時機,以達到最佳的效果。
MS network capability O UE用作傳送GPRS相關能力的欄位
  • GEA algorithms能力,GEA1-GEA7
  • 是否支援SMS over CS domain
  • 是否SMS over PS domain
  • 是否支援UCS2 encoding for SMS
  • 是否支援ISR
詳情請參照 24.008 subclause 10.5.5.12
Old location area identification O 如果UE使用combined tracking area update,就要附上原有正確的Location Area 資訊,這也是因為CSFB才有需要的功能,請參照CSFB
TMSI status O 如果UE在做combined tracking area update沒有TMSI存在就必須在此指示
Mobile Station Classmark 2 O 包含UE在GSM及WCDMA中所支援的RF能力24.008 subclause 10.5.1.6
Mobile Station Classmark 3 O 包含UE在GSM及WCDMA中所支援的RF能力,包括multiband等等更多欄位,詳細在24.008 subclause 10.5.1.7
Supported Codecs O 如果UE支援SRVCC時,要在這邊列出在GERAN(2G)及UTRAN(3G)支援的codec,支援的codec列表在26.103,格式在24.008 subclause 10.5.4.32
Additional update type O 在combined attach(CS fallback)時提供額外的資訊,0代表沒有額外的資訊,1代表 SMS only,代表可使用LTE NAS傳送SMS給MME,MME再傳送給MSC,這個feature叫做SMS over SGs,可以參考以下網頁
Voice domain preference and UE's usage setting O This IE shall be included if the UE supports CS fallback and SMS over SGs, or f the UE is configured to support IMS voice, but does not support 1xCS fallback.
如果UE支援 CS fallback與 SMS over SGs就必須在這邊標明以下資訊
  • UE's usage setting:Voice Centric 或Data Centric 定義在23.221 subcluse7.2a
  • voice domain preference:CS Voice only、IMS PS Voice only、優先CS voice或優先IMS PS。

看完EMM的感想,幾乎非常多的optional Information Element都是給Voice Service的,例如SRVCC或CS Fallback。這都是LTE上沒有Circuit Switched的結果,導致要在Packet上做更多的Solution。
ESM Part:PDN Connectivity Request
M= Mandatory O= Optional
Information Element Presense Description
EPS bearer identity M 表示本次EPS bearer id是多少,通常從5開始往後遞增到15,所以這邊隱含了一個UE可以擁有 11個EPS bearer id,但實際上僅能建立8個EPS bearer,EPS bearer id 和後來在GTP-C 上建立的Bearer Context ID 相互對應。
Procedure transaction identity M 表示本次訊息交換的ID,用於讓EMM要 routing給ESM,要建立起EPS bearer之前所使用,建立完後,就會使用EPS bearer ID
Request type M 用來指示PDN連接是首次連接還是Handover之後的連接,可以是initial request或是handover,但是有一個特例是Emergency,緊急電話的連接。
PDN type M 設定PDN的IP type,可以有IPv4、IPv6,或IPv4v6,這個部分是很容易造成UE沒辦法建立PDN的主因,萬一要求IPv4,但是網路回IPv6,會造成UE不接受。
ESM information transfer flag O 用來指示UE是否需要security protected ESM information,就是ESM是否要加密。0是不要求加密,1是要求加密
Access point name O APN,用作指示PDN連線主要的名稱,用作辨識你要連到什麼PDN。至於為什麼是optional,UE若沒有帶APN,將會由network分配APN給他
Protocol configuration options O UE用來透過這個選項去告訴P Gateway及其他網路元件資訊所使用,這個欄位特別的地方在於MME收到此項資訊,他會轉發給其他的網路元件,例如他會轉發000C給 P-CSCF說UE建立起bearer之後要使用DHCP拿IPv4的address,詳細資訊請參照:24.008 subclause10.5.6.3。

ESM最重要的責任就是建立EPS Bearer及傳遞參數給後端網路,因為在建立起bearer之前UE是無法與後端網路溝通的。僅能與MME做溝通。

PS: UE Mode的解釋與Voice Centric跟Data Centric的差別,未來再寫。
C連接安裝完成

2012年9月17日 星期一

LTE:Cell selection - PLMN Selection Order

Cell selection introduction
在GSM、UMTS及LTE的cell selection中。有兩種Mode
  • Automatic Mode
    如果選擇這個Mode,則UE會去找尋SIM卡中各種資訊去自動選擇到最適合的cell,因為有許多資訊,就會牽涉到優先順序,順序下面有資訊
  • Manual Mode
    如果選擇這個Mode,則User可以使用UE去掃描附近有的cell,並選擇連上,有點類似wifi中去掃描SSID,不過通常掃描時間都蠻久的,不過掃描到了,也不見得可以上,還是要有相對應的認證(Authentication)資料才可以上,營運商不可能給你隨便上他們的網路。
Cell selection introduction
以下為LTE PLMN自動搜尋優先順序
  1. IMSI裡面的MCC及MNC欄位
    拿來當作Home PLMN
  2. USIM裡面的EF_LOCI及EFPSLOCI(last registered PLMN)
    因為EF_LOCI欄位有Location Area,所以可以有最後的MCC、MNC,此為之前最後註冊上的PLMN,EFPSLOCI則是Routing Area,也有MCC及MNC的資料可以參考。
  3. USIM裡面的EF_EHPLMN(Equivalent HPLMN)
    用來等同於Home PLMN,因為Home PLMN只有一個,又因為許多營運商,並不是使用單一個PLMN,因為一個PLMN不夠用,故衍伸了EHPLMN。
  4. USIM裡面的EF_HPLMNwAct(Home PLMN with Access Technology)
    因為IMSI已經有Home PLMN資訊,通常是拿來指出Home PLMN所使用的Access Technology,意思是指在PLMN紀錄裡面會同時標明,PLMN是使用何種technology,是GSM、WCDMA還是LTE。
  5. USIM裡面的EF_PLMNwAct(PLMN with Access Technology, User Controlled PLMN selector with Access Technology)
    一般性的PLMN的列表,如果跟Home PLMN不同就是Roaming,這個是使用者可以控制的,理論上手機裡面有程式是可以自己編輯偏好的PLMN。
  6. USIM裡面的EF_OPLMNwAct(Operator Controlled PLMN with Access Technology
    營運商所控制的OPLMN列表,只有Operator才可以控制的PLMN,通常使用者是無法去更改,只有營運商才能更改
掃完上述的PLMN才算是整個automatic mode做完,最後會無差別掃所有的支援的band,如果都沒有掃到手機就會顯示無訊號。
備註:這個是3GPP only的方式,如果有是global mode的話,就會牽涉到MSPL,MLPL,PRL等,會複雜很多。
經過高人指點之後,修改了一些資料,感謝這位高手



2012年9月14日 星期五

LTE: LTE:Channel Quality Indicator(CQI) feedback

Channel Quality Feedback Introduction
什麼是Channel Quality Indicator,顧名思義就是讓UE回報現在目前感受到EnodeB訊號的狀況。EnodeB收到CQI之後會選擇對UE最好的傳輸方式,再指示UE進行Modulaton Code Scheme(MSC)的變更,去適應目前通道的狀況,達成較低的錯誤率及更高的效率,所以CQI回報就變得很重要。以下是CQI跟modulation的對應關係。可以看的到越高的CQI就會對應到越好的modulation跟code rate。就呼應到我們上一篇所講的事情

image

 

Quality Feedback Type 

CQI的分類基本上有三種分類,第一種是由回報的週期來分類,一種則是由Band來分類,


Divided By Period


  • Aperiodic CQI Reporting
    非週期性的CQI回報,EnodeB藉由PDCCH來告知UE要傳送CQI,eNodeB使用PDCCH告知UE要傳送非週期性的CQI,而UE使用PUSCH則使用PUSCH連同data一起傳送。
  • Periodic CQI reporting
    週期性的CQI回報,當UE沒有被分到PUSCH時,則使用PUCCH去做週期性的CQI回報。當UE被分配到PUSCH時,則連同傳送DATA時,使用PUSCH回報。可以傳送的週期如下。
    2, 5, 10, 16, 20, 32, 40, 64, 80, 128, 160  ms, or Off。

如果同一個subframe裡面剛好有Aperiodic CQI及Periodic CQI則傳Aperiodic 就好

Divided By Bandwidth

Wideband feedback

UE回報所有eNodeB頻寬的狀況

eNodeB-configured sub-band feedback

此種回報,只有在Aperiodic才會有。除了UE會回報wideband的CQI,UE還會回報每一個sub-band的CQI,由於資料龐大,所以UE是回報每一個sub-band跟wideband的差距,以減低資料量。

UE-selected sub-band feedback.

此種回報是由UE除了回報wideband的CQI之外還會去選擇某一個sub-band來回報。這個sub-band是整個wideband中最好的CQI,這個稱為Best-M sub-bands。

Divided By transmssion mode

不同的transmission mode會支援不同的feedback型態

在Aperiodic下

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Transmission mode 1     : Modes 2-0, 3-0

Transmission mode 2     : Modes 2-0, 3-0

Transmission mode 3     : Modes 2-0, 3-0

Transmission mode 4     : Modes 1-2, 2-2, 3-1

Transmission mode 5     : Mode 3-1

Transmission mode 6     : Modes 1-2, 2-2, 3-1

Transmission mode 7     : Modes 2-0, 3-0

Transmission mode 8     : Modes 1-2, 2-2, 3-1 if the UE is configured with PMI/RI reporting; modes 2-0, 3-0 if the UE is configured without PMI/RI reporting



在Periodic下

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Transmission mode 1     : Modes 1-0, 2-0

Transmission mode 2     : Modes 1-0, 2-0

Transmission mode 3     : Modes 1-0, 2-0

Transmission mode 4     : Modes 1-1, 2-1

Transmission mode 5     : Modes 1-1, 2-1

Transmission mode 6     : Modes 1-1, 2-1

Transmission mode 7     : Modes 1-0, 2-0

Transmission mode 8     : Modes 1-1, 2-1 if the UE is configured with PMI/RI reporting; modes 1-0, 2-0 if the UE is configured without PMI/RI reporting

至於PMI Feedback Type下面會解釋

PMI (precoding matrix indicator)

UE用來回報自己所偏好的MIMO Precoding,什麼是Precoding,是LTE用來增進MIMO效能的一個方法,再傳送MIMO stream之前對stream進行Precoding。所以就會有一個codebook,讓EnodeB來做precoding。如果是兩支antenna,Codebook裡面有四組可以選擇,所以UE會回傳四組中的其中一組給EnodeB,讓EnodeB決定要不要更改,而四支天線的CodeBook則是有16組index可以選擇。

Image(8)

Image(9)

至於為什麼會有No PMI、single PMI、Mutiple PMI的差異。當UE分配到的Resource Block比較大時,便需要好幾個PMI才有辦法敘述目前UE偏好的CodeBook。而No PMI就是使用single stream或是不回報通道狀況時。例如SISO、Transmit Diversity、Open loop spatial mutiplexing。

RI (rank indication)

UE用來回報給EnodeB說目前UE偏好的Layer是多少,什麼是layer,Layer就是指在MIMO mutiplexing的時候,如果是兩隻antenna時,有兩個stream就是有layer=2,如果兩隻antenna只有做一個stream傳相同的東西時,就是layer=1。這表示著如果目前transmission mode雖然是MIMO mutiplexing,但是UE回傳RI是1,表示實際MIMO的效果並不好,UE就會回報給EnodeB,讓EnodeB決定要不要更改。

至於什麼是precoding跟 MIMO mutilpexing,這要解釋可能要解釋非常多,改天再寫一篇獨立的文章來解釋。

2012年9月8日 星期六

LTE: Link Adaptation,Adaptive Modulation and Coding

Link Adaptation and Modulation and Coding Scheme
我們來說說看講看所謂的Link Adaptation的概念,何謂Link Adaptation。大家都應該有一個經驗,就是無線裝置拿的離訊號越遠,傳的速度就越慢,並不是什麼基地台跟手機什麼事都沒做,自己就會速度變慢,在wifi也有,這其實這種機制ink adaptation的結果,或是Adaptive Modulation and Coding。所謂的數位通訊要可靠有兩個重點。
  1. 錯誤率(Error Rate) : 代表資料傳送過去,接收到資料錯誤的比率。
  2. 調變方式(Modulation):通常是指實體層調變的方式,通常有QPSK,16QAM,64QAM,一般來說,理想狀況下,越後面傳送資料的效率就越好,也就是同樣的時間64QAM傳送的資料就會比16QAM多,而16QAM又會比QPSK多。但是越後面也越容易受到環境的影響,所以對環境的需求就越嚴苛,所以當訊號較差的時候,64QAM錯誤的機會就會比16QAM大,而16QAM錯誤的機會又會比QPSK大。但是環境理想的時候,錯誤率就相差很少。顯然,訊號好的時候選64QAM會比16QAM好,訊號不好的時候選擇16QAM或QPSK好,就要看訊號差到什麼程度。
  3. 碼率(Code Rate): 通常是指傳一串資料,有多少比率是真正的資料,剩下的則是拿來做偵錯碼,例如1/3 ,等於資料中三個有兩個是拿來做偵錯碼,只有一個是真正的資料。5/6則是六個中有五個是資料,一個是偵錯碼。偵錯碼的比率越高,代表越不怕傳過去是錯的,相對的資料的傳送就比較少。所以碼率越接近1表示資料傳越多,但是資料偵錯的能力也越差。
我們總結以上三項你就會得到一個結論
訊號好的時候: 調變方式 64QAM比較好,碼率越接近1越好
訊號不好的時候:調變QPSK或16QAM比較好,碼率較低比較好,至於要多低,就要看訊號有多不好。
於是乎就得到了LTE的Modulation and Coding Scheme(MCS) table,這個表,就是詳記著LTE所使用的Modulation及Code Rate。以下
這時候你又會赫然發現一件事情,傳送的裝置要能知道現在環境的狀況是有多重要的事情。但是在無線通訊中,傳送的裝置怎麼會知道目前現在的環境好不好。此時就須要接收端不斷的去反應目前空間環境的狀況。這個空間環境就叫Channel Quality。而用來表示空間環境的指標就是Channel Quality Indicator(CQI)。下次我們再來單獨提CQI的詳細介紹





2012年9月4日 星期二

LTE: Attach Procedure

LTE: Attach Procedure introduction
Attach簡單的說就是UE要進入LTE的動作
LTE的Attach是每一個使用LTE UE一定會做的程序,意指UE對LTE核心網路進行註冊及認證,若沒有進行attach是沒有辦法進行任何的資料傳輸,但是要傳輸資料,除了Attach之外還要進行EPS Bearer Activation。故伴隨而來的就是要建立EPS Bearer,下一個部分我們簡單介紹一下EPS Bearer。
EPS Bearer Introduction


什麼是EPS Bearer,EPS bearer是指乘載LTE封包的機制,網路端針對每一個不同的EPS bearer會有不同的QoS的機制,也會被導向至不同的P-GW。實際上每個EPS bearer就是對應到不同的PDN Connection。一個UE最多可以建立11個EPS bearer。為什麼要對於不同的流量要有所區隔呢? 因為要保證LTE上面一些流量的品質,例如VoLTE,不要讓其他的流量影響到VoLTE的狀況。而UE在attach時,網路會主動建立一個Defaullt EPS bearer,因為LTE是IP only 的網路,如果沒有建立EPS bearer則無法進行任何傳輸。
Image(7)
可以看的到EPS bearer實際上包含了Radio Bearer、S1 Bearer及 S5/S8 bearer,所以在建立完PDN之後,實際上UE到P-GW的bearer都會被建立起來。
LTE: Attach Procedure Detail


詳細的attach Procedure如下,一樣看圖說故事
LTE attach procedure (1)
  1. 在RRC idle狀態的UE,要與核心網路傳輸之前必須要先進行Random Access Procedure以取得空中資源。所以UE這時向EnodeB進行Random Access Msg 1的動作,要知道Random Access,請點此。
  2. EnodeB 收到Random Access之後會回應Random Access Response,讓UE知道EnodeB有收到此訊息,並告知UE 參數何時可以上傳
  3. UE收到Random Access Response之後,即可開始進行RRC Connection Request
  4. EnoBe收到RRC Connection Request後即會回覆UE的RRC Connection Setup,UE收到RRC Connection Setup之後,表示收到SRB1 。前面四個步驟都屬於Random Access的範疇。不知道請見此
  5. UE使用SRB1向eNodeB發送RRC Connection  Setup Complete,告知EnodeB已經做好 SRB1的配置,並且夾帶Attach Request在 RRC訊息內的 "dedicatedInfoNASList "進行傳送。
  6. EnodeB 收到後會將 "dedicatedInfoNASList "的訊息直接往後端MME傳送,而不做處理。
  7. MME收到Attach Request之後,通常會向UE進行Authentication的步驟,確認UE是網路合法的用戶。
  8. 確認UE的身分後,MME會發送Attach Accept,並主動建立Default EPS Bearer,讓UE有封包傳送能力。並告知EnodeB Initial Context Setup要做些什麼,例如說要不要加密等等行為
  9. EnodeB收到 Attach Accept之後,這時EnodeB會先確認UE裝置目前的能力為何,故使用UE Capability Enquiry,例如說UE可不可以使用WCDMA、EVDO、GSM、1x的訊號等等能力,因為SIM卡可以插不同的手機!
  10. UE收到後會回覆UE Capability Information來讓EnodeB知道自己UE的裝置能力
  11. EnodeB收到後也會轉送給MME讓MME知道UE的能力狀況,並在MME資料上做更新
  12. 若EnodeB在第八步驟收到EnodeB Initial Context Setup是需要做加密的,這時就會使用Security Mode Command與UE加密初始化的動作
  13. UE確認加密訊息沒問題之後 會回覆給EnodeB Security Mode Complete 在此之後的訊息就都是加密,必須要密鑰才可以解的開。
  14. 確認加密之後EnodeB將第八部的Attach Accept及Activate Default EPS Bearer。這時UE會重新配置RRC,包括重新配置SRB1,及設置SRB2及DRB等
  15. UE設置完之後告知EnodeB已經設定完RRC的資源,
  16. EnodeB告知MME initila Context Setup Response,表示MME所要做的事情已經做完。
  17. UE在配置完之後,回傳Attach Complete,Active EPS Bearer context Accetpt給EnodeB,實際上是包在"dedicatedInfoNASList "裡面要給MME的回覆訊息。
  18. EnodeB轉送UE"dedicatedInfoNASList "中的訊息給MME,至此UE就可以開始使用Default EPS bearer進行資料的傳送。

如果你看到SRB、DRB不知道是什麼的話,他是一個空中資源的調配,位於RRC層,有機會再來寫。











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