本帖最后由 Helloamy2014 于 2014-12-14 17:33 编辑
我的4G之路-大妈们教你的随机接入原理
话说，随机接入这个事情，我之前用一句话说过，即人品决定。我总以为,若干年前我已经非常理解了,殊不知在要用的时候,已经完全忘记了,就好像从来没有存在我脑海中一样。瀑布汗啊，看来俺已经老眼昏花了。所以我觉得还是写一遍为好。
首先要明白，随机接入的目的是获取同步，和网络建立联系。要理解该流程，其实可以用我们现实生活中的一个例子：
假设彼时，互联网金融尚未开启，大家都还只能在去银行排队购买基金。话说，基金理财业务大妈们都玩腻了！
若大妈们都一窝蜂想去发财，银行一看，哎呀，额的神阿，我的门都被挤垮了！银行想出来个办法，让大家守守规矩，排个队吧。
首先，假设银行安排了每天服务，每次有6个队列。大妈们进门后先去取个号，假如该号是个0-63之间的随机数。大妈们选择排在某天的某个队列对应的窗口去申请服务（可能有多个用户，但每个用户随机编号不同）。此时该窗口会将业务接受情况在大厅贴出一张布告。（若接受了0用户，1用户，但不接受2用户）对于0，1用户来说，先站在那里，去查这个布告（假设同一天，还有3,4用户去另一个窗口申请服务，则查的是另外一个布告）。
0和1号大妈一查，有自己大名在上边，就乐呵呵去走后续流程了(通常6天之后)。而2号大妈则郁闷地等几天，若还是没有回应，则再间隔几天之后再去重新取随机数，悲催地再去走一遍流程。
6天之后，成功被接受业务的两位大妈用户兴冲冲去基金窗口正式购买基金，还得做个身份证验证，即用户将自己的身份证提交上去，银行返回消息中携带了你的身份证号，你就知道你业务办理成功了。
对应到LTE的随机接入：
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银行提供的服务队列，即对应某天的某个队列：Prach资源
用户取到的号，随机数：前导码
用户选择排在某天的每个队列对应的窗口去申请服务：发送msg1
窗口发出的布告：回应msg2
某天某队列对应不同布告：RA-RNTI，由Prach发送的时频位置决定；
对于0，1用户来说，在告示上找到了自己的名字，6天之后走后续流程：发送msg3
用户2：重新选取前导码，再次进行随机接入
后续流程中再次身份验证：冲突解决过程
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怎么样？大妈们已经教清楚了哈。
那接下来，就是协议描述了，就比较细节了，要是有细节描述不当，大家给指出来：
竞争随机接入： 此时没有指明前导码，UE只能自己随机选，则很可能存在碰撞的风险，因此成为竞争随机接入。有如下情况： 1）RRC连接建立请求、RRC重建请求 2）切换时重配置完成 3）上行数据到达，但上行处于失步 4）下行数据到达时未提供前导码 可以认为前3种情况都是由于MAC层触发的，因为有数据要传，比方说RRC连接建立请求消息，而第4种情况是由于PDCCH order触发。对于2）和4）而言，通常是先进行非竞争的随机接入，即先分Preamble码，若分配失败，再进行竞争随机接入。
流程如下：
1） msg1： UE选择前导码组，再随机选择一个前导码，从Prach发送上去。Prach资源从第一个可用的Prach子帧开始的3子帧中随机选择一个。
2） msg2： UE在随机接入响应窗口中（间隔2ms，长度为2-10ms）监听是否有自己的随机接入响应（通过比对Preamble 标识）。 2.1） Nodeb使用PDCCH调度msg2，并通过RA-RNTI进行寻址，其中RA-RNTI和承载Prach的时频位置有关。 2.2） msg2参数中携带的信息：backoff参数、preamble码、时间提前量、为msg3分配的资源，临时crnti。 2.3） 若msg2接收失败，则按照原有流程，再随机选择一个前导码，回退一个随机数，延迟几天后（Backoff），加大功率再发送一次，直到达到最大次数（对于PDCCH order触发不受backoff的限制）。
3）msg3： 若在msg2中收到了自己发送前导的响应，则认为随机过程成功了，保存临时CRNTI，打包一个msg3： 对于CCCH场景即（RRC连接建立和重建）：传CCCH消息+NAS 标识 其他场景，即DCCH场景：传CRNTI MAC CE。 msg3发送时间通常为收到msg2后6ms的一个上行子帧。
4）msg4： 冲突解决，即在竞争窗口中等待接收msg4。 对于CCCH场景即（RRC连接建立和重建）：当ue收到后，和自己发送上去的NAS ID相比较，如果相同，则认为冲突已经解决，此时临时CRNTI变为真正的CRNTI； 其他场景，即DCCH场景：UE已经上报CRNTI的情况，只要检测到CRNTI加扰的msg4，就认为成功了。
To be continued : 非竞争接入。 | 
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发表于 2014-12-9 14:26:15
