基于TTCN-3的一致性测试平台以及进行了一致性测试.doc
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1、基于TTCN-3的一致性测试平台以及进行了一致性测试随着物联网通信技术的快速发展,催生了低功耗广域(Low Power Wide Area,LPWA)技术的兴起。LPWA技术主要面向低功耗、广覆盖、远距离、低带宽的物联网业务,其种类繁多,其中具有代表性的技术主要包括基于非授权频谱的LoRa(Long Rang,LoRa)、Sigfox和基于授权频谱的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)1-3。NB-IoT是3GPP(3rd Generation Partnership Project,3GPP)为支持超低复杂性和低吞吐量物联网所引入蜂窝系统的
2、一种LPWA蜂窝解决方案,其具有低成本、低功耗、大连接、广覆盖等优点4-8。NB-IoT作为蜂窝系统中的一种新兴的无线接入技术,为了满足时延不敏感、无最低速率要求、传输间隔大和传输频率低的业务需求,其在LTE的基础上对协议栈的各子层以及各子层的关键技术过程均进行了相应的简化,而其中用于实现用户设备(User Equipment,UE)初始接入网络和上行同步的随机接入过程也包含在内9-10。在NB-IoT系统中,使用随机接入的目的与LTE类似,同样是当UE建立无线链路时用于实现初始接入和上行同步。然而,由于NB-IoT这一技术所面向的业务需求,以至于随机接入过程的发起频率是非常低的。因此,为NB
3、-IoT设计一个支持其业务需要的接入过程方案是非常有必要的。1随机接入过程的应用场景在NB-IoT中,与LTE类似,UE同样是在空闲模式和连接模式下进行随机接入过程,但是NB-IoT在R13(Release 13)中仅支持基于竞争的随机接入以及在下行数据到达情况下由PDCCH order触发的随机接入。除此之外,它还不支持PUCCH信道以及切换功能,因此在NB-IoT系统中触发随机接入的相关应用场景也被简化成如下4种12-13:(1)无线资源控制(Radio Resource Control,RRC)空闲状态下的初始接入过程;(2)RRC连接重建过程;(3)RRC连接状态下,接收下行数据时(上
4、行失步);(4)RRC连接状态下,发送上行数据时(上行失步或者触发调度请求时)。在上述应用场景中,仅只有第1种场景是在空闲模式下进行随机接入过程,余下的3种场景都是在连接模式下进行随机接入过程,并且4种场景触发的随机接入都是基于竞争的方式。2随机接入过程的四个步骤NB-IoT中基于竞争的随机接入过程与LTE类似,其仍由4个步骤组成14-15:(1)UE发送随机接入前导(消息1);(2)UE接收网络端发送的随机接入响应(消息2);(3)UE发送Msg3(消息3);(4)竞争解决(消息4)。但是为了支持NB-IoT的特性,随机接入的每个步骤都进行相应的优化,下面将针对NB-IoT优化的随机接入过程
5、的每个步骤进行详细的分析。2.1 随机接入PRACH资源和前导的选择与发送在NB-IoT系统中,UE发送随机接入前导之前需先确定PRACH资源。而PRACH资源的选择可分为两种:一种是由基站(eNB)明确指示的PRACH资源;另一种是由UE所选择的PRACH资源。而由UE选择的PRACH资源不同于LTE,NB-IoT UE是根据其相应的覆盖等级而进行PRACH资源的选择,其中NB-IoT一共定义了3个覆盖等级,分别为level 0、level 1、level 2,并且每个覆盖等级配有相对应的PRACH资源配置参数,其中配置参数通过系统信息块中的SIB2-NB下发给UE,并提供在nprach-P
6、arametersList中,主要包括16:PRACH重复次数(由参数numRepetitionsPerPreambleAttempt确定)、PRACH时域资源(包含周期:nprach-Periodicity、起始子帧位置:nprach-StartTime等参数)和PRACH频域资源(包含子载波偏置量:nprach-SubcarrierOffset、子载波个数:nprach-NumSubcarriers等参数)以及用于前导(preamble)重复传输的两个参数,即:发送preamble的最大次数(maxNumPreambleAttemptCE)、每个preamble的最大尝试次数(numRep
7、etitionsPerPreamblePreambleAttempt),同时UE所处覆盖等级是基于下行链路测量(例如:参考信号接收功率(RSRP)以及其门限参数而进行判决的。确定PRACH资源之后,进行随机接入前导的选择,而前导的选择与确定PRACH资源一样,同样也可分为eNB明确指示和UE选择。eNB明确指示的前导与LTE不同,由于NB-IoT目前在R13中不支持非竞争模式的随机接入,因此只有在上述提到的场景3的情况下由PDCCH order触发随机接入才会明确指示前导。如果前导是由eNB所指示的,则UE根据PDCCH order中携带基站所指定的子载波序号(ra-PreambleIndex
8、)以及当前覆盖等级的基站指定的PRACH资源来设定前导。即前导被设为nprach-SubcarrierOffset+(ra-PreambleIndex modulo nprach-NumSubcarriers),其中nprach-SubcarrierOffset和nprach-NumSubcarriers是当前覆盖等级的基站指定的PRACH资源的参数。而由UE选择的前导也不同于LTE,在NB-IoT中的随机接入前导序列将没有组A和组B之分,并且不需要Zadoff-Chu序列来生成,而是由5个符号组成,并且含有4个由5个符号所组成的Symbol Groups,同时全部符号组的序列都采用默认全1的
9、方式进行配置,因此选择的preamble时先选择符号组,然后在符号组中选择preamble,并且选择的preamble都将是为1的序列符号。随机接入资源选择的具体流程如图1所示。图1所示的随机接入PRACH资源和前导的选择流程不同于LTE,图中所示的Multi-tone是一种在随机过程中的传输Msg3(消息3)的一种传输方式,在NB-IoT的上行中,它可分为两种传输方式,即:Single-tone和Multi-tone。不过,在早期NB-IoT现场试验和部署中,一些UE实现可能不支持Multi-tone,但是在调度上行链路传输之前,eNB应该知道NB-IoT UE是否支持Multi-tone传
10、输方式。因此,UE应在随机接入消息1中通过发送preamble所占用的子载波索引来通知eNB指示其对Multi-tone的支持,以便于促进在Msg3中网络对上行链路传输的调度。为此,在PRACH资源的频域资源中引入了参数:nprach-SubcarrierMSG3-RangeStart,其参数取值为0、1/3、2/3、1,并通过公式:nprach-Subcarrier-Offset+(nprach-SubcarrierMSG3-RangeStartnprachNum-Subcarriers)所计算的结果可以将频域中的NPRACH子载波划分为两个非重叠集合,UE可以选择两个集合中的一个集合来发送
11、其随机接入前导码。但是,在R13 NB-IoT中,UE通常总是采用Single-tone方式来传输preamble,也就算说nprach-SubcarrierMSG3-RangeStart参数的取值总是为1,表示在传输Msg3时不支持Multi-tone。NB-IoT UE选择PRACH资源和前导后,需进行目标前导传输功率(PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER)的设置,而其设置也不同于LTE。首先基于LTE计算目标前导传输功率的公式得出LET的目标前导传输功率的值,对于NB-IoT UE而言,在该公式中DELTA_PREAMBLE的取值为0;然后根据UE的覆盖等级的不同
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