摘要:SR-LTE通信方式是一种LTE与CDMA的混合通信方式,在国内外的的运营商都有这种应用。如中国电信,美国运营商Version Wireless均采用这种威廉希尔官方网站 进行LTE与CDMA混合组网。以本文介绍SR-LTE终端测试中的基本信令流程,并以中国电信的A芯片和B芯片终端为例,分析两种终端的不同信令行为。
SR-LTE(Single Radio LTE)是LTE与CDMA 1xRTT的一种混合模式,SR是单射频的简称,顾名思义SR-LTE的威廉希尔官方网站 特点是使用一套接收机硬件,实现LTE与1xRTT同时待机,通信时分复用。在SR-LTE出现之前,业界普遍采用的是SVLTE(simultaneous voice and LTE)通信模式,SVLTE通信模式的特点是具有两套独立射频收发机,实现LTE与1xRTT的独立通信,LTE与1xRTT是两个完整的独立模块,可以独立工作同时通信,互不干扰。这种威廉希尔官方网站 的优点是运行简单,运营商网络侧变动小。但这种方案有其缺点之处,由于LTE和1xRTT需要两套独立的硬件,其运行功耗较高,对终端续航时间造成较重负担,而且终端的成本上升。由于用户应用的复杂化,用户体验的瓶颈日益转移到终端侧,SVLTE的缺点就更加明显。SR-LTE采用单射频硬件,在LTE连接态和空闲态下,SR-LTE终端会周期性地,短暂终端与LTE的连接,而转去监听1xRTT寻呼信道。这种威廉希尔官方网站 的优点是使用同一套接收机硬件,功耗小,成本低,在目前业界逐渐成为代替SVLTE的首选方案。SR-LTE威廉希尔官方网站 需要LTE与CDMA工作信令相互配合, 而且由于在LTE工作过程中需要周期性监听CDMA寻呼,对LTE数据性能会产生一定的影响。
1 SR-LTE典型工作流程
下面以一个典型的应用场景为例子,介绍SR-LTE的基本信令流程。在这个例子中,先后完成以下的信令过程:1)网络搜索,2)LTE注册,3)CDMA 1xRTT注册,4)CDMA寻呼,5)终端触发LTE ESR过程,6)终端接通CDMA 1XRTT通话,7)经过一段时间CDMA 1XRTT通话挂断,8)终端恢复到LTE连接状态,LTE数据得以继续。
1)终端初始化后进入网络搜索状态,对于网络对SR-LTE的支持情况,终端通过获取
LTE SIB8广播消息中的 csfb-SupportForDualRxUEs和csfb-RegistrationParam1xRTT来判断。若csfb-SupportForDualRxUEs=true,则UE工作在1xCSFB模式,若csfb-SupportForDualRxUEs=false,且csfb-SupportForDualRxUEs=true,则UE工作在SR-LTE模式。
2)终端在网络搜索成功后开始LTE注册过程,如图1所示,为标准LTE注册流程,在此流程中,网络需要获知手机对SR-LTE的支持情况,以判断终端下一个过程的信令行为。终端上报的UE Capability Information消息会携带终端对SR-LTE的支持情况,网络通过检查此消息中interRAT_Parameters的cdma2000_1xRTT参数,若rxConfig1xRTT=dual,则表示终端当前工作在SR-LTE状态,若rxConfig1xRTT=single,则表示终端当前工作在非SR-LTE状态。如图2所示,这个终端在第一次LTE注册时处于非SR-LTE状态。LTE附着完成后,激活默认承载,进入LTE Connected状态(LTE在线)。
图1
图2
3)在SR-LTE注册完成后,终端进行CDMA注册。
4)在1xRTT注册完成后,网络侧发起CDMA寻呼消息。
5)根据3GPP TS 23.272定义,当终端收到1xRTT寻呼,UE应在发送1xRTT寻呼消息前,通知LTE网络中断LTE数据通信,这是通过UE向网络发送Extended Service Request消息来实现,流程如如图3所示。UE发起LTE连接请求,在UE发送的ESR消息中,携带ServiceType=Mobile Terminating CS Fallback(或者1xCS fallback),如图4所示。如呼叫是终端发起的,则ServiceTpye=Mobile Originating CS Fallback(或者1xCS fallback)。在ESR消息发送完成后,网络侧发送RRCConnectionRelease消息,释放LTE RRC信令。
图3
图4
6)终端接通CDMA呼叫,这时LTE连接中断。
7)终端保持CDMA通话一段时间后,挂断CDMA通话。
8)终端在结束CDMA通话后,重新发起LTE注册,之后触发Tracking Area Update过程,并重新建立PDN连接。如图5所示。
图5
2.1 A芯片终端与B芯片终端的SR-LTE信令行分析
A芯片与B芯片是当前SR-LTE威廉希尔官方网站 的主流芯片解决方案,两种芯片的SR-LTE工作流程有所差异,以下我们以中国电信的A芯片与B芯片 SR-LTE终端为例,分析两种终端的信令行为差异。
2.2 A芯片终端与B芯片终端开机选网的差异
开机注册过程,A芯片终端采用LTE优先注册,LTE注册完后再做CDMA注册。B芯片终端选网注册没有优先关系,先注册到LTE网络或者1xRTT网络都可能发生。一般来说,网络注册 会采取LTE优先,因为可以在LTE注册流程中可以判断LTE网络是否支持VoLTE,进而决定是否需要回落到1xRTT进行语音通话。在实验室测试中,一般采用先LTE后1xRTT注册的方式。
B芯片终端开机注册过程可以先注册LTE,也可以先CDMA。如果先进行LTE注册,在LTE注册完成后,B芯片终端会中断LTE连接,进行1xRTT注册,在1xRTT注册完成后,发起第二次LTE注册,重新回到LTE网络。如果终端先注册CDMA,在终端完成CDMA注册后再进行LTE注册,则LTE注册可以一次完成。两种工作方式都是正常行为,取决于终端所在网络的情况而异。
2.3 A芯片终端与B芯片终端开机状态的差异
A芯片终端和B芯片终端开机时的状态有所差异。A芯片终端开机时,有可能处于两种状态,一种是SR-LTE状态,另一种是非SR-LTE状态。如果终端处于SR-LTE状态,则在UE LTE注册过程中,UE Capability Information中携带的cdma2000_1xRTT参数,rxConfig1xRTT=dual,网络收到此消息后,知道终端已处于SR-LTE模式。若UE Capability Information中携带的cdma2000_1xRTT参数,rxConfig1xRTT=single,则表示终端处于非SR-LTE状态,终端在完成LTE注册后,会重置modem进行模式切换,进入SR-LTE模式并发起第二次LTE接入。所以,当网络侧收到Capability Information中携带的cdma2000_1xRTT参数,rxConfig1xRTT=single,注册完成后,应下发RRCConnectionRelease消息,使网络侧处于RRC IDLE状态,等待终端的第二次接入,避免终端发起RRCConnectionRequest消息时,网络侧仍处于RRC CONNECTED状态,出现状态机错误。对于B芯片终端,则每次开机的时候,都是处于SR-LTE状态,不会有模式切换的情况。
2.4 从LTE注册过渡到CDMA注册之间的差异
如果A芯片终端和B芯片终端都采取先LTE后CDMA的注册方式,两者的初始状态都是SR-LTE模式,则终端在LTE注册过程中终端上报的UE Capability Information消息interRAT_Parameters的cdma2000_1xRTT参数均为rxConfig1xRTT=dual。
A芯片终端在LTE注册完成后,转入进行CDMA注册,LTE链路不中断。在完成CDMA注册后,LTE仍处于原来的状态,不会重新接入LTE。
B芯片终端开机后直接进入SR-LTE模式,在完成第一次LTE注册后,B芯片终端会中断LTE的通信而进行1xRTT的注册,而这个过程没有任何消息通告给网络侧,这会导致网络侧认为B芯片终端还是注册在网络中。而当B芯片完成1xRTT注册后,会重新发起LTE注册请求,在RRCConnectionRequest消息中携带的注册类型为“MO Signaling”,由于网络侧认为B芯片终端仍然注册在网络中,当它收到注册类型为“MO Signaling”的RRCConnectionRequest消息会认为UE状态错误。针对这种情况,网络侧需要对这种行为进行识别。
上述两者行为的区别在于,A芯片与B芯片在第一次注册LTE网络后的信令行为不一样,A芯片终端会做直接做1xRTT注册而不会把LTE中断(无需重做LTE接入),而B芯片终端会中断LTE连接做1xRTT注册,在1xRTT注册完成后,重新接入LTE。所以网络侧必须对这两种方式进行适配,否则会产生状态错误。我们在实现中采用延时监控的方式解决这个问题。当LTE注册完成后,网络侧暂时不释放RRC信令(不发RRCConnectionRelease),然后等待1xRTT的注册,如果是B芯片终端,终端完成1xRTT注册后会重新发起LTE随即接入,向网络侧发送preamble消息。这时,当网络侧捕捉到preamble消息,在回应RAR消息前,网络侧内部释放掉RRC信令(注意,此时的操作是网络侧内部释放RRC信令,而不发送RRCConnectionRelease消息给终端),使得网络侧RRC状态机恢复到RRC IDLE状态,然后再发送RAR消息。这样就保证了了在收到终端的RRCConnectionRequest消息时,网络侧处于正确的状态。针对A芯片终端,由于终端不会中断LTE,所以在1xRTT注册完成后,终端是不会重新发起LTE随机接入的,网络侧在完成1xRTT注册后,开始定时器计时,当定时器超时后,如在这个过程中,没有收到preamble消息,则表明终端并非B芯片终端,网络侧会认为SR-LTE整个注册流程已经完成。
3 罗德与施瓦茨的SR-LTE协议测试解决方案
罗德与施瓦茨公司的LTE协议测试仪CMW-PCT是一种通用的协议测试解决方案,不但能支持2G/3G/4G的协议一致性测试,还能广泛支持世界主流运营商的定制化协议测试。R&S SR-LTE协议测试方案,使用CMW500 PCT作为网络仿真器,如图6所示。CMW-PCT协议测试仪的特点是能支持多种不同制式小区的interwetten与威廉的赔率体系 ,SR-LTE解决方案可以同时模拟FDD-LTE小区,TDD-LTE小区,1xRTT小区以及eHRPD小区,实现不同的通信场景,模拟运营商真实的网络状况。能对SR-LTE终端的选网,注册,数据通信,语音呼叫,4G-3G切换等场景进行仿真模拟。罗德与施瓦茨的SR-LTE信令测试方案已成为中国电信、美国Verizon Wireless等主流SR-LTE方案运营商官方认证的测试平台,用于运营商终端入网测试(Operator Acceptance Test)。
图6
罗德与施瓦茨公司的CMWmars协议分析工具,具有强大的日志分析功能,可以分析LTE、1xRTT、eHRPD的空口信令,以及调试打印信息。这个工具具有强大的可视化功能,以直观的方式显示信令消息流程,显示消息内容结构以及原始数据。CMWmars还具有强大的消息过滤,检索,消息关联分析等能力,并支持编辑脚本对消息进行分析和提取。
图7
4 小结
本文介绍了SR-LTE的基本信令流程,并分析对比了A芯片终端与B芯片终端的信令行为差异。最后,我们简单介绍了罗德与施瓦茨公司的SR-LTE协议测试方案。
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