NB-IoT终端系统无线资源控制层空闲态的设计与实现

发布时间：2020-08-04 18:23

【摘要】：作为引领长期演进(Long Term Evolution,LTE)技术迈向第五代移动通信技术(The 5th Generation mobile communication,5G)海量机器类通信(massive Machine Type of Communication,mMTC)场景的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术受到了学术界和产业界的广泛关注,产业链逐渐走向成熟。与此同时,保证NB-IoT终端驻留小区、接收网络消息并作出响应、迅速接入网络,是实现NB-IoT终端功能以及提升NB-IoT终端性能不容忽视的重要过程。无线资源控制(Radio Resource Control,RRC)层作为移动通信协议栈接入层与非接入层的控制中心,在终端协议栈的开发中处于重要的地位,且处于RRC空闲态的终端的功能特性是终端通信得以实现的前提。本文依托重庆市产业类重大主题专项“NB-IoT物联网终端SOC开发与应用”,对NB-IoT终端系统RRC层空闲态的相关功能进行研究、设计、实现和测试工作,具体研究工作和创新点如下:1.基于NB-IoT网络架构以及RRC空闲态的研究,完成NB-IoT终端系统RRC空闲态的整体设计方案,并基于3GPP协议RRC空闲态的功能研究以及NB-IoT系统的特点,设计RRC空闲态各功能的流程。由于NB-IoT使用独立于LTE的ASN.1编码方案,针对于RRC空闲态的功能,提出了NB-IoT终端系统ASN.1解码模块的设计。同时,为了增加NB-IoT终端运行的高效性和稳定性,提出了定时器的设计方案。2.基于RRC空闲态的整体设计方案,层间原语以及状态机的实现,为RRC空闲态的功能实现奠定了基础。根据定时器的设计,通过使用多线程以及C语言函数库,对定时器进行实现,且实现的定时器可通用于协议栈各层的开发。根据NB-IoT终端系统ASN.1解码模块的设计,使用位运算以及大端模式对ASN.1解码模块进行实现。根据RRC空闲态各功能的流程设计以及上述实现,实现了RRC空闲态的各个功能。3.基于RRC空闲态的设计与实现,对本文实现的功能代码进行一致性测试验证。通过设计测试流程、设计测试用例、测试执行,验证本文设计与实现的NB-IoT终端系统的RRC空闲态具有合理性与可行性。通过执行64个测试用例,测试通过率达到100%表明了本文设计与实现的ASN.1解码模块解码的正确性、定时器运行的稳定性以及设计的NB-IoT终端符合协议一致性。
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44
【图文】：

测试用例保存 3.1 节可知，RRC 的设计基于原语，而 RRC 空闲态中各个过程的实语触发的，所以测试用例的构成也是基于原语。测试的目的为 UE 接触发的结果是否是意料之中，或者当异常情况出现时，UE 也可以正常测试用例描述 RRC 可以接收的原语，以判断 RRC 在进行原语处理。测试用例的 XML 描述中，使用标签<test_case></test_case>作为根标，包含原语数量的标签<primitives>，表示接下来即将出现的原语数使用<原语名称></原语名称>标签进行描述。标签的定义遵循原语结的取名，当变量出现结构体类型时，使用嵌套的方式进行表示。图 5AC_BCCH_MIB_IND 的 XML 描述。

5.4.1 小区选择一致性测试小区选择的一致性测试是为了验证小区选择的设计与实现是否满足协议一致性以及是否满足设计流程。测试用例 1-1 的测试目的是验证 UE 能否执行小区选择并实现小区驻留。即验证 4.3.1 中的小区选择的正常流程。正常流程中，检测到的小区满足 UE 进行小区选择的所有条件，RRC 处于 IDL 状态，最终 NB-IoT 驻留在小区中。在对测试用例 1-1 执行一致性测试时，RRC 发送原语 CMAC_POWER_RE请求底层对小区列表中的小区进行功率测量，当测试模块接收到此原语后，将测试原语队列中的原语 CMAC_POWER_IND 放入 RRC 队列，由于此原语承载的内容为小区测量结果，RRC 在接收到多条 CMAC_POWER_IND 原语后，对测量结果进行处理。处理结果如图 5.7 所示。

图 5.8 CMAC_ACT_REQ 原语处理当 RRC 接收 CMAC_BCCH_MIB_IND 原语，并获得小区的同步结果以及MIB-NB。如图 5.9 所示，当前小区同步成功，于是对 MIB-NB 进行解析，解析结果如图 5.9 所示，MIB-NB 的编码内容由软件 OSS 进行生成，与 OSS 中的编码内容相对比，本文设计的 ASN.1 解码模块解码成功。接下来请求 MAC 接收 SIB1-NB。

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本文编号：2780920