2.4　无线资源控制层

无线资源控制层（RRC）属于LTE协议栈的第三层，位于物理层（Layer1）和MAC（Layer2）之上，是接入层和非接入层的主要控制中心，控制着层间的主要接口。不仅要为上层提供来自网络系统的无线资源参数，还要控制下层的主要参数和行为。

RRC对无线资源进行分配并发送相关信令，负责处理UE和eNodeB之间控制面的第三层信息。RRC消息承载了建立、修改和释放MAC和物理层协议实体所需的全部参数，同时也携带了NAS（非接入层）的一些信令，如移动性管理（Mobility Management，MM）、连接性管理（Connection Management，CM）、会话管理（Session Management，SM）等。

RRC过程主要包括系统信息（System Information，SI）、连接控制（Connection Control，CC）、移动性过程、测量、信息直传等。

2.4.1　RRC功能

RRC的主要功能包括：

（1）系统消息广播：提供包括NAS层和AS层的系统消息。为空闲模式的UE提供小区选择和小区重选参数、邻小区参数，为连接模式的UE提供公共信道重配置消息等。

（2）寻呼：RRC子层负责把寻呼消息广播给特定的UE，网络层的高层可以请求寻呼和通知。在一个RRC连接建立的过程中，RRC子层也可以发起寻呼。

（3）UE和E-UTRAN间的RRC连接建立、保持和释放：包括UE和E-UTRAN之间的临时标识符分配、为RRC连接配置信令无线承载（低优先级和高优先级SRB）。

（4）包括密钥管理和RRC消息完整性保护在内的安全管理。

（5）建立、配置、保持和释放点对点无线承载（Radio Bearer，RB）。

（6）移动性管理，包括针对小区间和系统间移动性的UE测量上报和测量控制、切换、UE小区选择和重选（以及小区选择和重选控制）、eNodeB间通信上下文的转发。

（7）MBMS业务通知，为MBMS业务建立、配置、保持和释放无线承载（RB）。

（8）QoS管理功能，包括分配和修改上下行调度信息、UE上行速率控制参数。

（9）UE测量上报及测量控制，包括同频、异频和系统间测量。

（10）NAS直传消息传输、PLMN消息等。

2.4.2　RRC状态模式

RRC的状态分为RRC_IDLE（空闲模式）和RRC_CONNECTED（连接模式）两种。

1. RRC空闲模式

LTE空闲模式和WCDMA系统类似，终端开机后，将会从选定的PLMN中选择一个合适的小区进行驻留。当UE驻留到某个小区后，就会接收到系统消息和小区广播信息。通常UE开机时需要执行注册过程，一方面认证鉴权，另一方面网络侧获得UE的基本信息。之后UE处于空闲模式下，直到建立RRC连接。

空闲模式下小区驻留的目的：①UE接收网络的系统消息；②UE可以发起接入；③UE接收寻呼消息（当UE处于空闲态，网络获知UE所驻留的跟踪区，会在跟踪区内所有的小区控制信道上发送寻呼消息）。

RRC空闲模式下有三种状态，包括：

（1）NULL：空状态。UE刚开机时处于该状态，或者UE搜索不到任何小区时，进入该状态；根据定时器周期性搜索可以驻留的小区。

（2）SEL：小区选择状态。为了找到一个合适的小区驻留，UE需要对指定小区或频段内所有小区进行测量，解码广播信道，接收系统消息等，找到一个可以正常驻留的小区时，进入IDLE状态。

（3）IDLE：空闲状态。此时UE正常驻留小区，需要完成寻呼和系统消息的接收及服务小区和邻近小区的测量，根据重选准则检查是否触发小区重选，根据测量值和其他参数从候选小区列表中选择最好的小区驻留，并随时执行上层触发的接入过程。

RRC空闲模式下的主要过程包括小区选择与重选、寻呼监控、系统消息接收、测量、不连续接收（Discontinuous Reception，DRX）控制等，2.5节将对相应过程进行描述。

2. RRC连接模式

UE只有在接收到一个RRC连接请求后，才能发起从RRC空闲模式到连接模式的转移。这一事件是由网络发送的寻呼请求或者UE的高层请求触发的，当UE建立了RRC连接后，就进入了RRC连接模式。

RRC连接模式下可以分为ACC、CON和HO三个子状态：

（1）ACC为随机接入状态，当UE收到高层配置的连接建立请求消息，RRC通知MAC子层发起随机接入过程，建立上行同步。

（2）CON为正常连接状态，包括初始安全性激活、连接重配置、连接重建、连接释放等对应UE和E-UTRAN之间无线链路建立的相关过程。当UE和E-UTRAN之间的无线链路建立后，可以进行正常的数据业务流程。

（3）HO为切换状态，执行同频、异频、系统间的切换，主要通过重配置消息里的Mobility Control Info（移动控制消息）来实现。

RRC连接模式下的主要过程包括：①建立、重配、释放RRC连接；②建立、重配、释放无线承载（RB）；③安全模式激活；④切换（系统内和系统间切换）；⑤无线链路失败恢复；⑥测量控制和测量报告发送；⑦接收系统消息。

3. RRC状态转换

RRC的各个状态之间的转换关系如图2-22所示，在不同的触发条件下，各个状态之间会进行转移和跃迁。现在以空闲状态（IDLE）为例说明状态的触发与转移过程。

（1）IDLE-＞SEL：IDLE下收到高层的丢失覆盖指示或小区重选失败指示，RRC由IDLE跃迁到SEL进行初始小区选择。

（2）IDLE-＞ACC：正常小区驻留的UE收到高层的业务请求或对寻呼的响应发起RRC连接建立，进入ACC子状态，请求MAC进行随机接入。

（3）ACC-＞IDLE：RRC子层接收到来自MAC的随机接入失败指示，返回到IDLE子状态，重新发起随机接入。

（4）SEL-＞IDLE：小区选择成功进入IDLE子状态，正常驻留小区或者小区选择失败进入IDLE受限驻留。

（5）CON-＞IDLE：RRC连接释放或者RRC连接重建失败返回IDLE。

2.4.3　NAS层协议状态与RRC状态

NAS层协议主要包括LTE-DETACHED、LTE-IDLE、LTE-ACTIVE三种状态。表2-5描述了NAS协议状态的定义，以及各状态之间的转换关系。

LTE-IDLE状态对应于UE处于RRC-IDLE状态；LTE-ACTIVE状态对应于UE处于RRC-CONNECTED状态；LTE-DETACHED状态对应于UE没有RRC实体的状态。

UE开机（上电）后进入LTE-DETACHED状态，随后UE执行注册过程，进入LTE-ACTIVE状态，通过此过程，UE可以获得C-RNTI、TA-ID（Time Advance，TA）、IP地址等，并通过鉴权过程建立安全方面的联系。如果没有其他业务，终端可以释放C-RNTI，获得分配给该用户用于接收寻呼信道的非连续接受周期后进入LTE-IDLE状态。当用户有新的业务需求时，可以通过RRC连接请求（随机接入过程）获得C-RNTI，此时UE就从LTE-IDLE状态迁移到了LTE-ACTIVE状态。在LTE-ACTIVE状态下，UE如果移动到不能识别的PLMN区域或者执行了注销过程，用户的C-RNTI、TA-ID以及IP地址都将被收回，同时UE进入LTE-DETACHED状态。对于处于LTE-IDLE状态的用户，如果用户执行周期性的TA更新过程超时，TA-ID和IP地址就会被收回，用户也会转换到LTE-DETACHED状态。

2.4.4　RRC过程管理

RRC过程管理主要包括RRC连接管理过程、无线承载控制过程、RRC连接移动性过程以及测量过程，如表2-6所示。具体的管理过程将结合信令流程在第3章进行描述。