5G LTE窄带物联网(NB-IoT) 6
第3章 无线电资源控制子层
3.1无线电资源控制子层能力
LTETM NB-IoT UE具备数量上显著少于传统LTE UE、中继节点、侧链UE或高功率UE的特征。这种设计使得计算复杂度显著降低，在极低功耗环境下适用较低的数据传输速率，并在成本方面具有显著优势。表3.1列出了LTE NB-IoT UE [15]支持和不支持的功能类别及其相关特性
3.2信令和数据无线承载
信令无线电承载（SRB）是UE通过eNodeB实现对RRC消息的传输所需的一种无线电 bearer（RB）。对于NB-IoTUE而言，其仅支持以下所列无线电 bearer：
该信道资源块（SRB0）负责在发送和接收周期内传输RRC信令数据。其功能体现在与eNodeB间交换诸如RRC连接建立请求、连接设置确认等关键信息。
表3.1 LTE NB-IoT UE支持的特性
| 特征 | NB-IoT UE | 完全成熟的UE |
|---|---|---|
| 主信息块消息的数量 | 1 | 1 |
| 系统信息块类型1消息的数量 | 1 | 1 |
| 附加系统信息块消息的数量 | 9 | >20 |
| 分页 | Yes | Yes |
| 连接建立 | Yes | Yes |
| 安全激活 | Yes | Yes |
| 连接重新配置 | Yes | Yes |
| 柜台检查 | Yes | Yes |
| 连接重建 | Yes | Yes |
| 连接发布 | Yes | Yes |
| RAT间移动性 | No | Yes |
| 测量 | No | Yes |
| DL信息传输 | Yes | Yes |
| UL信息传输 | Yes | Yes |
| UE能力转移 | Yes | Yes |
| UE定位 | No | Yes |
| CSFB到1x参数传输 | No | Yes |
| UE信息 | No | Yes |
| 记录的测量配置 | No | Yes |
| 发布记录的测量配置 | No | Yes |
| 测量记录 | No | Yes |
| 设备内共存指示 | No | Yes |
| UE辅助信息 | No | Yes |
| 移动历史信息 | No | Yes |
| RAN辅助的WLAN互通 | No | Yes |
| SCG失败信息 | No | Yes |
| LTE-WLAN聚合 | No | Yes |
| WLAN连接管理 | No | Yes |
| RAN控制的LTE-WLAN互通 | No | Yes |
| 具有IPsec隧道的LTE-WLAN聚合 | No | Yes |
| MBMS | No | Yes |
| SC-PTM | No | Yes |
| 中继节点程序 | No | Yes |
| 链板 | No | Yes |
| 封闭用户组 | No | Yes |
| 载波聚合（CA） | No | Yes |
| 双连接（DC） | No | Yes |
| 保证比特率（GBR） | No | Yes |
| 扩展访问限制 | No | Yes |
| 自我配置和自我优化 | No | Yes |
| 测量记录 | No | Yes |
| 公共警报系统（CMAS和ETWS） | No | Yes |
| 实时服务（包括紧急呼叫） | No | Yes |
| 电路交换服务和后备 | No | Yes |
在UE接收RRCConnectionSetup指令后自动生成对应的SRB-1时会隐式地创建相关参数配置项 SRB-1-BIS与原始的SRB-1方案具有相似性 但其设计上采取了不同的策略以规避PDCP层的介入 在未启用安全机制的情况下该方案会被采用 而一旦安全机制被激活则会放弃这种方案改而采用传统的SRB-1方法进行配置
在开通了安全机制后，SRB1被用来传输RRC信令消息。 在开通了Access Stratum（AS）的安全性之前使用的是SRB0，在开通之后仅支持SRB1的活性。
在本方案中采用的是基于信道资源块（RB）的分配机制。在本方案中采用的是基于信道资源块（RB）的分配机制.这些信道资源块负责传输给eNodeb的数据消息.这些信道资源块负责传输给eNodeb的数据消息.当ue需要同时使用两个信道资源块时.则需要将其配置为多信道资源块模式;反之.则仅支持单个信道资源块模式.
SRB0与SRB1bis均在各自的RLC子层中采用透明模式（TM），如图3.2所示。 表3.2列出了针对SRB-1的RLC及MAC子层配置参数设置。 具体参数可在表5.1及6.1中找到。
表3.2 SRB1的RRC默认配置参数
| 子层 | 参数 | 值 |
|---|---|---|
| RLC | t-PollRetransmit | 25000 ms |
| maxRetxThreshold | 4 | |
| enableStatusReportSN-Gap | 已禁用 | |
| logicalChannelIdentity | 1 | |
| MAC | 优先 | 1 |
| 最高优先级 | ||
| logicalChannelSR-Prohibit | True |
3.3 RRC操作模式
RRC仅限于两种工作状态：一种为持续空闲（IDLE）状态；另一种为联结空闲（CONNECTED）状态下限服务（USS）的状态；这些实体通常被称作IDLE运行态与USS运行态；因为每个运行态都有独特的行为与操作流程；用户体验端设备（UE）的初始工作态通常是处于 IDLE 状态；这种初始运行态通常出现在用户体验端设备首次通电或者插入移动通信系统内卡（USIM）的时候；该设备可以在这两种运行态下进行转换；在建立连接的过程中；用户体验端设备会从 IDLE 状态转变为 USS 状态；并且在此阶段可在此状态下转变为 USS 状态；当释放连接的时候则会返回至 IDLE 状态；此外用户体验端设备还可以采用第三种节能运行态；这种运行态是在保持持续向网络注册的同时实现断电以达到节省能源的目的
在两种模式中的每一种中，UE可以执行以下任何功能：
空闲模式：
选择和（重新）选择eNodeB。
获取主信息块（MIB-NB）和系统信息块（SIB）。
监视逻辑分页通道（PCCH）以检测传入呼叫或系统信息更改。
连接模式：
与eNodeB传输和交换UE单播数据。
监控窄带物理下行链路控制信道（NPDCCH），以评估是否存在用于UE发送或接收控制及数据信息的资源分配情况。
上电/ RRCConnectionRequest / RRCConnectionSetup
图3.1：RRC操作模式。
3.4 eNodeB身份
UE始终保持以下eNodeB标识以供RRC和MAC子层使用：
RA-RNTI被用来标识NPDCCH在随机接入过程中的扰动。
这表明多个UE能够解码由相同RA-RNTI加扰的NPDCCH。
其长度为16位二进制数据，
取值范围是从1至960的不同数值。
working C-RNTI: identifier utilized in random access process. working C-RNTI has a bit length of 16 bits, with its value ranging from 1 to 65,523.
C-RNTI：作为区分上行链路（UL）和下行链路（DL）单播传输的独特标识符。eNodeB会根据不同的用户设备（UE）分配特定的C-RNTI值。该标识符由十六位二进制数据组成，并可取值于范围从1到65,535。
P-RNTI标识是在NPDSCH分组共享信道（PCH）上传输寻呼或指示消息时用于干扰相关数据信道（NPDCCH）的一个参数标记。
这一现象对多个用户设备（UE）而言是很常见的。
该参数占16位，并且其数值固定设置为65534。
SI-RNTI：用于广播系统信息的标识。它的长度为16位，其值固定为65529。
SC-RNTI：使用SC-MCCH识别单小区MCCH控制信息的传输。
G-RNTI：使用SC-MTCH识别组MTCH信息的传输。
ResumeID：用于RRC连接恢复过程的40位唯一UE标识。
IMSI：6个{21位唯一UE标识。
S-TMSI：40位唯一标识。
与NPDCCH一起使用的不同RNTI在7.10.9节中进行了解释。
3.5 RRC PDU格式
RRC构成一个控制平面子层，并采用PDU形式与eNodeB交换消息（无头），如图3.2所示。 RRC PDU的有效载荷包括用于传输信令信息的RRC PDU数据单元[16]。
尽管如此，在这种情况下：
它使用的是ITU ASN.1格式[16]。
它通过Packed Encoding Rule（PER）实现了将人类可读格式高效编码为紧凑二进制数据的形式。
该编码方案由3GPP TM制定并采用，
因为它能够有效减少二进制数据大小，
从而适用于有限带宽无线链路环境。
值得注意的是：
虽然PER未对齐这些参数字段到八位字节边界，
但它实现了对齐功能，
以便于处理和传输相关数据。
图3.2：RRC PDU格式。
该RRC PDU缺乏header和preview。
当构建或接收与eNodeB之间的消息时，在该过程中使用ASN.1 PER格式对这些消息进行编码或解码。
当安全性被启用时，在完成相关操作后，该RRC PDU会与PDCP子层进行交互。
在未被启用的安全性情况下，在完成相关操作后，该RRC PDU会直接跳过PDCP子层并与RLC子层进行交互。
3.6空闲模式下的UE行为
3.6.1 PLMN选择
根据优先级管理列表
3.6.2细胞选择
在首次尝试连接网络时完成的小区选择过程即为小区选择这一操作。具体而言，在尚未检测到任何可用信号的情况下，该过程将用于帮助用户确定并驻留在目标PLMN下的合适区域。为了实现这一目标，用户设备（UE）需对每个广播信道进行参数配置，并通过读取MIB信息并解析SIB1数据来获取相关资源。若该广播信道返回的信息表明该小区属于目标PLMN网络，则进一步确认该区域是否符合条件。若满足指定条件，则执行最终的选择与驻留操作。
当存在多个可选区域时，默认会选择信号最强的区域作为最终驻留点。
3.6.3小区重选
小区域单元与整体单元的选择存在显著区别，在UE首次接入或处于空闲状态时会选择最优的服务单元，在初始单元被选定并成功接入后，在持续运行过程中若有比当前服务单元性能更强的候选单元，则会定期进行小区域单元的重新评估与替换工作；若发现存在增强性能的候选单元，则将该候选单元纳入服务范围并更新为新的服务单元。
3.6.4合适的细胞
在忙碌模式下，在用户设备会开始寻找符合要求的小区并停留在该小区的情况下进行操作。符合要求的细胞即为满足特定条件的一类细胞。
选定PLMN的一部分。
不是禁止的细胞。
TA中的某一部分可被视为一组扩展（如SIB1-NB所公布的），而非被禁止的扩展。可被视为一组eNodeB集合，在其中处于空闲模式的用户设备（UE）不会执行相应的功能或操作。
跟踪区域更新（TAU）程序。
满足S标准。
细胞是高质量的细胞。
当用户选择期望的PLMN时，该过程将手动完成；或由NAS自动完成。 若存储于USIM，则NAS可请求注册特定的PLMN。 若未通过任何方式选择该参数值，则UE可自行决定任意一个可能的PLMN值，并据此确定相应的小区配置。 UE可依据从SIB1-NB接收到的信息来判断是否存在小区被禁止的情况。 最终规定了小区配置的标准：UE接收的RSRP值必须满足以下条件：
Srxlev> 0 AND Squal> 0;（3.1）
哪里：
Srxlev = Qrxlevmeas -Qrxlevmin;
Squal = Qqualmeas -Qqualmin：
在本系统中定义的S_{r,x}^{lev}与QoS分别对应于小区Rx级别的参数与QoS值。其中其他相关参数将通过UE发送广播信息至SI B进行接收。如图所示。
在用户体验端（UE），当任意一个小区符合等式（3.1）时，该小区将被选为合适小区的候选者。 UE在IDLE模式下的行为表现最佳情况通常会体现在图3.3中。
表3.3 S标准参数
| 参数 | RRC | 含义 |
|---|---|---|
| Qrxlevmeas | - | UE测量的小区Rx级别值（RSRP） |
| Qqualmeas | - | UE测量的小区质量值（RSRQ） |
| Qrxlevmin | SIB1-NB, SIB3-NB, SIB5-NB | 单元中所需的最小Rx电平（dBm）。 在SIB3-NB和SIB5-NB中存在用于频率内和频率间小区（Re）选择评估的其他值 |
| Qqualmin | SIB1-NB, SIB3-NB, SIB5-NB | 单元中所需的最低质量等级（dB）。 在SIB3-NB和SIB5-NB中存在用于频率内和频率间小区（Re）选择评估的其他值 |
图3.3：IDLE模式下的UE行为。
当UE首次开机时，在支持的所有频段内会尝试自动或手动选择相应的PLMN配置。如果插入的是SIM卡，则系统会根据存储信息自动匹配对应的PLMN号码。UE将通过遍历所有可用频段来扫描目标PLMN对应的无线资源位置信息。如果未发现目标小区，则系统会继续搜索剩余频段直至找到一个满足条件的小区连接点。在扫描过程中，设备将实时获取各候选小区的基本配置数据（包括NB-SINR参数），以便后续评估是否具备接入资格。一旦检测到该小区满足条件后（NB参数处于可连接范围内），设备将触发驻留状态并完成相关业务初始化操作，在此状态下该单元将作为当前用户的接入服务点
3.6.5用于频率间和频率内小区的小区重选的触发器
每隔一段时间，在UE停留在细胞区域内的时间段内（即当Cell ID处于空闲状态时），系统会定期检查该区域内的RxLevel值；当该区域内的RxLevel小于等于S_{\text{IntraSearchP}}时（即完成对该频段内的所有细胞的RxLevel检测并计算每个细胞的RxLevel），系统会继续执行以下操作：首先对满足条件的所有候选区域进行详细测量；随后根据测量结果决定是否进入下一个阶段的操作流程；最后判断是否有其他候选区域满足条件。
表3.4列示了触发单元（Re）选择的关键指标有两个标准阈值值。这些数值是从SIB3-NB字段中，并且是在用户设备（UE）离开现所在的小区后进行采集并存储的。
若达到所述阈值中的任何一个条件，则UE从\ Camped\ 状态切换至\ Cell（Re）选择\ 状态；若发现合适的小区，则会返回至\ Camped\ 状态。\n\n若UE停留在当前小区并触发RRC连接建立流程，则该UE将从\ Camped\ 状态转移至\ CONNECTED\ 状态。
在任意状态下, 当UE无法 fid 任何合适小区时, 则该UE会持续地进行小区搜索过程, 并且即使未找到合适小区也会保持"搜索合适的小区"的状态。
因为NB-IoT设备的处理能力有限或电池续航较短，则UE可以选择性地避免小区（Re）选择。当UE支持放宽监视时，则可以实现这一目标。在宽松监控中，满足以下条件时：
SrxlevRef - Srxlev <SSearchDeltaP;
在过去24小时内UE无需参与评估导致小区（Re）选择触发因素的过程从而规避了小区（Re）选择的必要性。 SrxlevRef值代表了在最后一次小区选择或重选操作中所使用的服务于该小区的Srxlev参数数值。 SSearchDeltaP的具体数值可参阅表3.4。
表3.4单元（Re）选择触发器
| 参数 | RRC | 含义 |
|---|---|---|
| SNonIntraSearch | SIB3-NB | 触发针对频率间的单元（Re）选择的阈值Rx电平值（RSRP） |
| SIntraSearchP | SIB3-NB | 触发针对频率内的小区（Re）选择的阈值Rx电平值（RSRP） |
| SSearchDeltaP | SIB3-NB | 阻止单元（Re）选择的阈值Rx电平值（RSRP） |
3.6.6频率间和频率内小区的小区重选
与用于选择基本Cell标准不同的是，在此过程中还包含了对User Equipment (UE)状态的变化进行动态判断的因素
Rs = Qmeas; s + QHyst;
Rn = Qmeas; n - Qoffset：（3.2）
基于公式（3.2）的评估仅限定于满足S标准的所有单元。具体而言，在Treselection算法中占据最高排名值的小区若其排名高于当前服务小区的时间间隔Treselection，并且用户体验设备（UE）已持续驻留于当前小区超过一秒，则系统将该区划为新的服务区域。表3.5详细说明了等式中涉及的各种参数。
3.7连接模式下的RRC程序和行为
3.7.1 主信息块（ MIB-NB ）
MasterInformationBlock−NB（MIB−NB）和SystemInformation−BlockType1−NB（SIB1−NB）是UE在其上电或插入移动用户身份卡（USIM）时首先要获取的第一条关键信息块。
这两条关键信息块包含了关于所要访问的单元以及对应的eNode B的重要信息。
为了提高UE可靠接收到这些关键信息块的概率，在传输过程中会对它们进行多次重复发送。
其中一种关键信息块——即MasterInformationBlock−NB（M IB−NB），会被安排由eNode B定期传输。
具体而言，在每隔64个无线帧周期内（持续时间为640毫秒），e Node B都会发送一次该关键信息块。
在这一系列连续的64个无线帧中被调度的第一个无线帧将专门携带该关键信息块的部分数据内容；而随后发出的其他无线帧则会依次携带剩余部分的关键数据内容。
需要注意的是，在首次发射该关键数据包之前，
其系统索引号SFN模运算结果等于零的第一个子周期将是其首次发射的时间点。
表3.5单元（重）选择参数
| 参数 | RRC | 含义 |
|---|---|---|
| Qmeas | - | UE的RSRP测量量，用于服务小区（Qmeas; s）和相邻小区（Qmeas; n）的小区重选 |
| QHyst | SIB3-NB | 滞后值用于防止选择和重选相同单元格的乒乓效应 |
| Qoffset | SIB5-NB | 要应用的资源或频率偏移量（dB） |
| Treselection | SIB3-NB, SIB5-N | 分别为BIntra或Inter-frequency单元的重选计时器（以秒为单位） |
图3.4：MIB-NB调度。
将MIB-NB消息按物理子层划分为8个相等的部分。第一个部分首先发送到每帧的第一子帧上，在随后的七个连续帧中持续不断发送该部分。换句话说，每个部分每隔七次发送一次完整的八次周期。图3.4展示了MIB-NB调度流程图及其数据传输机制。该图表详细描绘了从首次发送至后续各次数据重传的过程
MIB-NB消息的参数信息列于表3.6中。其中系统帧数高位部分由SFN的前四位MSB组成。当解码NPBCH时，UE在解码过程中隐式提取了6位最低有效位。该消息的整体位宽总计34位。
时间划分为多个超系统帧块，并包含若干个子系统的每个超系统帧都被定义。其中的超系统编号号（H-SFN）和子编号（SFN）均为十位编码数值，并且其取值范围是从零至一千零二十三。值得注意的是，在这种划分下，基于每个子系统的持续时间为十毫秒，并且其周期长度为一零点二四秒。
3.7.2系统信息块类型1（SIB1-NB）
系统信息块类型1（SIB1-NB）携带有是否允许UE接入小区的相关指示信息。此外，它还包括与其它相关系统信息块的时间调度安排以及相应的参数配置信息。SIB1-NB的时间调度机制与MIB-NB相似但具有独特的周期性设置，在每256个无线电帧（共计2560毫秒）的时间间隔内eNodeB会发送一次SIB1-NB消息。这些256个连续的无线电帧被划分为16个连续的帧段每个段内包含16个无线电子帧构成完整的通信单元。在这些单元中唯一的一个子帧（称为起始子帧）携带第一个SIB1-NB传输数据其余子帧则负责后续的数据传输工作这整个过程由eNodeB根据网络运行状态进行参数配置以确保系统的高效运行
表3.6 MIB-NB参数
| 参数 | Size (Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| systemFrame-Number-MSB | 4 | 表示SFN的10位中最具意义的4位 |
| hyperSFN-LSB | 2 | 超SFN的2个最不重要的位。 其余位存在于SIB1-NB中 |
| systemInfoValueTag | 5 | 如果任何SIB内容已更改，则递增的值 |
| schedulingInfoSIB1 | 4 | 用于确定SIB1-NB如何调度的索引值 |
| ab-Enabled | 1 | 如果为true，则表示启用了对此eNodeB的访问限制 |
| operationModeInfo | 7 | 确定单元是否以下列模式之一运行： -Inband（SamePCI）：NB-IoT和LTE小区共享相同的物理小区ID -Inband（DifferentPCI）：NB-IoT和LTE小区具有不同的物理小区ID -Guardband：保护带部署 -Standalone：独立部署 |
| Spare | 11 | 为了将来的扩展 |
图3.5展示了SIB1-NB调度方案的一个实例。在此图中，SIB1-NB周期由256个无线电帧构成。每组包含16个连续的无线电帧，并且第一个SIB1-NB传输事件发生于每组的第一个无线电帧时间段内。值得注意的是，在每组中每隔两个连续的无线电帧中，在子帧4的位置进行一次SIB1-NB传输操作。每个完整的256帧周期内，都会执行两次完整的SIB1-NB传输过程，并且这两个过程之间相隔相同数量的子帧4位置。
根据schedulingInfoSIB1（参考表3.7及表3.8）以及物理小区ID来确定SIB1-NB的起始帧和重复次数。图3.5展示了当schedulingInfoSIB1设定为2（对应于每次调度中的相应次数）且起始无线电帧为零时的一种实例调度方案（例如见表3.8中P HY CELLmod 2 = 0的情况）。在每组包含不超过256个连续帧的时间段内反复执行一次相应的相应消息调度方案。参考表4可了解关于这些相关参数的具体配置细节。
图3.5：SIB1-NB调度。
表3.7 SchedulingInfoSIB1值
| SchedulingInfoSIB1 值 | SIB1重复次数 |
|---|---|
| 0 | 4 |
| 1 | 8 |
| 2 | 12 |
| 3 | 4 |
| 4 | 8 |
| 5 | 12 |
| 6 | 4 |
| 7 | 8 |
| 8 | 12 |
3.7.3其他系统信息块
NB-IoTUE还可能还需接收其他系统信息块。这些信息块在表格3.10中列出其目的。为便于调度这些SIB, 时间被划分为相等数量的帧,称此为SI窗口长度(W),如表格3.9所示。每个窗口内只传输一条 SI 指令,这样确保了各条指令的时间互不干扰。
表3.8为SIB1-NB启动无线帧
| SIB1重复次数 | PHY CELL ID | 启动SIB1的无线帧编号 |
|---|---|---|
| 4 | PHY CELL ID mod 4 = 0 | 0 |
| PHY CELL ID mod 4 = 1 | 16 | |
| PHY CELL ID mod 4 = 2 | 32 | |
| PHY CELL ID mod 4 = 3 | 64 | |
| 8 | PHY CELL ID mod 2 = 0 | 0 |
| PHY CELL ID mod 2 = 1 | 16 | |
| 16 | PHY CELL ID mod 2 = 0 | 0 |
| PHY CELL ID mod 2 = 1 | 1 |
表3.9 SIB1-NB参数
| 参数 | Size (Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| hyperSFN-MSB | 8 | 8超SFN的MSB。 2个LSB在MIB-NB中表示（表3.6）。 这构造了10位Hyper SFN。 当SFN环绕时，Hyper-SFN增加1 |
| plmn-IdentityList | List | 此单元所属的PLMN ID列表。 PLMN ID由3位MCC和2位或3位MNC组成 |
| trackingAreaCode | 16 | 跟踪区域代码（TAC），对于列表中的所有PLMN是通用的 |
| cellIdentity | 28 | PLMN中唯一的小区ID |
| cellBarred | 1 | 这个细胞是否被禁止 |
| si-WindowLength | 3 | SI窗口的大小（以毫秒为单位），其中在窗口中仅调度一个SI。 值见表3.11 |
| si-TB | 3 | 表示每个SI消息的传输块大小（以位为单位）。 值见表3.11 |
| schedulingInfoList | List | 包含SIB2-NB到SIB22-NB的调度信息的列表（部分调度信息如表3.11所示） |
| systemInfoValue TagList | List | 每个SIB的SystemInfoValueTagSI列表，指示相应的SIB是否通过eNodeB更改了其内容 |
表3.10可选系统信息块
| 系统信息块 | 目的 |
|---|---|
| SystemInformationBlockType2- NB (SIB2-NB) | 包含所有UE通用的PDCP，RLC，MAC和PHY子层的无线电资源配置。 它还包含有关CIoT优化，随机访问和DRX节电参数的网络支持的信息 |
| SystemInformationBlockType3- NB (SIB3-NB) | 包含除了相邻小区之外的频率内和频率间小区（Re）选择的公共小区（Re）选择信息 |
| SystemInformationBlockType4- NB (SIB4-NB) | 包含仅与频率内小区（Re）选择相关的相邻小区相关信息 |
| SystemInformationBlockType5- NB (SIB5-NB) | 包含仅与频率间小区（Re）选择相关的相邻小区相关信息 |
| SystemInformationBlockType14- NB (SIB14-NB) | 包含访问限制参数 |
| SystemInformationBlockType15- NB (SIB15-NB) | 如果UE支持MBMS，则使用。 该SIB指示当前和相邻载波频率的MBMS服务区域标识（SAI） |
| SystemInformationBlockType16- NB (SIB16-NB) | 包含与GPS时间和协调世界时（UTC）相关的信息 |
| SystemInformationBlockType20- NB (SIB20-NB) | 如果UE支持MBMS，则使用。 它包含获取SC-MCCH的信息 |
| SystemInformationBlockType22- NB (SIB22-NB) | 如果UE支持非锚定载波上的寻呼和RACH，则使用此选项 |
表3.11列出了与调度SIB2-NE至SINR相关的关键信息。这些数据涉及如何由eNodeB实现对NB型信道的状态更新，并由此帮助UE获取必要的配置参数。
表3.11 SIB2-NB到SIB22-NB调度信息
| 参数 | 含义 | 可能的值 | 示例值 |
|---|---|---|---|
| si-WindowLength | 等于每个间隔最多包含一个SIB的时间间隔（ms）。 所有SIB的单个值（表3.9中的si-WindowLength） | 160, 320, 480, 640, 960, 1280, 1600 | 160 |
| n | 在SIB2中广播的SIB的顺序 | [1, 8] | 1对于SIB2-NB 1对于SIB3-NB 2用于SIB4-NB 3对于SIB5-NB 4对于SIB14-NB 5对于SIB16-NB 不传输SIB15-NB，SIB20-NB和SIB22-NB |
| si-RadioFrame Offset | 每个窗口长度内的起始帧偏移量 | [1, 15] if absent means zero | 1 |
| For each SIB: | |||
| 周期性 | RF中SIB的周期性 | 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 | 128 |
| 重复模式 | 如何在每个SI窗口长度内重复SIB isevery2ndRF | every4thRF, every8thRF, every16thRF | 每隔2帧 |
| si-TB | 传输块大小 | b56, b120, b208, b256, b328, b440, b552, b680 | 56位是SIB的传输块大小 |
图3.6：表3.11中每个调度信息的SIB2-NB到SIB16-NB调度。
图3.6展示了根据表3.11中的配置参数如何实现调度SIB2−NB至SIB16−NB的示例。其中一种特殊情况是该对象总是排在列表的第一个条目schedulingInfoList中。由此可见，在相同的SI消息及相同的窗口si−WindowLength下共同存在的情况表明，在这种情况下n等于1。
需要注意的是，在这种情况下eNodeB未发送SIB15-NB、SIB20-NB及SIB22-NB信息。窗口跨度为16帧，在每隔一帧的时间段内最多只会被调度一个SI信息。第一个 SI 信息则会包含 SIB2 和 SIB3 的数据字段。每隔一帧的时间段内都会被安排一个SI信息框，并且其偏移量固定在第二帧（编号为 0 的iframe）。每隔一)frame就会重复相同的SI信息内容。为了实现这一目标系统会定期更新其状态以确保所有相关的信息都被正确传递和处理。在这种特定配置下 si-Tb负责接收每个 SI 信息所对应的物理子层中的数据块大小，并且在此示例场景下所有被调度的 SI 信息都会采用相同的数据块长度即56位编码模式
3.7.4系统信息修改期
eNodeB支持对MIB-NB以及一个或多个SIB-NB消息的内容进行变更。变更操作可以通过直接指定相关参数的方式或者通过发送寻呼信息的形式向UE传达。所有SIB数据的变化都将在预设的时间段内执行（如图3.7所示）。该时间段每隔4096个帧单元就会触发一次更新操作。每当需要调整当前的SIB数据时，在当前时段n向UE提交变更请求，并将新的数据内容提交给时段n+1。
该变化区间的界限由SFN参数确定（H-SFN *
1024+\text{SFN}\mod 4096= 0即所有修改周期边界设置为四十点九六秒。\text{MIB}\text{-}\text{NB}中包含了高低两位比特的超系统帧号\left(\text{H}\text{\text{-}}\text{SFN}\right)。\text{SIB}_{1}\text{-}\text{NB}则包含了高八位。\若将两者结合并用于\text{SFN}\则UE能够确定新的周期边界
图3.7：SIB-NB修改周期。
当UE检测到系统信息变化时，在IDLE模式下可完成系统信息的重新获取。否则，在UE CONNECTED模式下，则无需进行SIB的重新获取。然而，在处于CONNECTED模式时若SIB的基本信息发生变更，则eNodeB会触发RRC连接释放流程。
当eNodeB需更改MIB-NB或SIB-NB信息时，则由它来指示具体的变更内容。
3.7.5寻呼
该流程旨在向UE发出关于MIB-NB、SIB1-NB及其他SIB系统变更的通知信息，并限定仅适用于IDLE模式下的UE操作；而当UE进入CONNECTED模式时则无需执行此流程；若寻呼信息涉及与呼入/呼出呼叫相关的数据，则会触发对UE（NAS）上级系统的通报以及建立连接的过程；如图3.8所示展示了相关寻呼程序的具体实现方式。
当NB-IoT用户设备处于CONNECTED模式时，则无需进行SIB变化检测；eNodeB将释放RRC连接并促使用户设备切换至IDLE模式以便获取更新后的SIB信息（参考文献[2]）。
处于空闲模式的用户设备（UE）在载波受限（RNB）或非载波受限（NRB）状态下接收寻呼报文；该过程由监控附加P-RNTI标记化的NPDCCH数据通道完成；表3.12列出了分页报文的具体内容；单个用户设备（UE）或多个用户的寻呼请求均可通过该机制发送；每个用户的唯一标识符为S-TMSI或IMSI号码；此外，在pagingRecordList列表中的所有被请求连接的对象均为相关用户；此外，在某些情况下可指示系统信息的变化状态：其中包括MIB-Number Base (MNB)以及除Specialized Information Base (SIB) 14号和16号外的所有其他指定的信息基底的状态更新
图3.8：寻呼过程。
表3.12分页消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| pagingRecordList | List | 被寻呼的UE的IMSI或S-TMSI的列表 |
| systemInfoModifiation | 1 | 1如果出现，则表示除SIB14和SIB16之外的MIB或其他SIB修改 |
3.7.6 RRC直接指示信息
在NPDCCH上发送的一种RRC应答消息的形式中包含直接指示信息（SIB），用于指示系统信息（SIB）的变化情况。这种控制 signaling仅包含两个数据位，在任一数据位设为1时就表示系统信息发生了变化。当任一数据位设为1时，则表明用户设备能够重新获取相应的系统信息。
3.7.7 RRC连接建立
该过程的主要目标是实现与eNodeB之间的新连接建立。具体而言，在这一过程中还实现了用户设备（UE）从空闲（IDLE）模式向连通（CONNECTED）模式的切换。当这一流程完成后，在LTE分组多路访问（GGSN）中会为相关用户设备创建两个射频资源块（SRBs），分别为SRB1和SRB1bis。
图3.9清晰地展示了这一过程。为了满足NAS的需求而建立连接，并在完成此连接后向其发出确认。当UE发送RRCConnectionRequest消息时,它指出创建该目的,此连接可用于处理移动发起的各项关联业务,也可用于处理移动终止相关的关联业务,同时还可以用于传输某些异常的数据流量或延迟容忍接入服务。 RRCConnectionRequest消息的内容已详细归纳于表3.13中
图3.9：连接建立过程。
表3.13 RRCConnectionRequest消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| ue-Identity | 40 | S-TMSI或UE的40比特随机值标识 |
| establishmentCause | 3 | 表示访问类型（移动终止访问，移动始发信令或数据，或异常数据，延迟容忍访问） |
| multiToneSupport | 1 | 如果呈现，则指示UE支持NPUSCH上的UL多音传输 |
| multiCarrierSupport | 1 | 如果出现，则表示UE支持多载波 |
当UE接收RRCConnectionSetup消息时
如果eNodeB未接收到连接请求消息，则它将拒绝建立连接并发送RRCConnection-Reject消息给UE；此时该UE将继续保持空闲状态。
在RRC连接请求消息中，UE能够提供对其多音调或多载波的支持。eNodeB能够启动该功能并将其应用于该UE以分别处理DL和UL流量。
表3.14 RRCConnectionSetup消息
| 参数 | Size | 含义 |
|---|---|---|
| RadioResourceConfig Dedicated | 变量 | 包括所有子层的所有专用配置; PDCP，RLC，MAC和PHY。 还包含要建立的SRB和DRB |
表3.15 RRCConnectionSetupComplete消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| s-TMSI | 40 | 分配UE的S-TMSI |
| dedicatedInfoNAS | 变量 | 携带有该RRC消息的NAS信息 |
| up-CIoT-EPS- Optimization | 1 | 如果存在，则指示UE是否支持用户计划CIoT优化或S1-U数据传输 |
3.7.8初始安全激活
当UE进入CONNECTED模式后，在该状态下eNodeB能够对SRB1以及所有DRBs提供相应的安全认证机制。这种安全激活过程表明，在完成连接初始化后系统会自动执行完整性验证，并应用必要的加密算法于相关的输入信号以及其他数据传输过程。
图3.10：安全激活程序。
图3.10展示了安全激活流程。当UE接收SecurityModeCommand并完成连接建立流程后，在PDCP子层处释放由不同加密算法支持的多个安全相关密钥。随后，在接收SecurityModeCommand后，系统会释放KeNB密钥。基于KeNB生成 KRRCint 整体完整性校验密钥，并使用该密钥对所接收的安全性激活命令进行完整性验证工作。若经过完整度检查确认无误，则系统会释放KRRCenc和KUP enc两个新生成的安全性相关联锁密钥对；其中前者负责加密RRC相关的通信数据以及支持业务的数据传输；后者则用于确保后续的安全性相关的通信活动。
凭借这些密钥进行操作后实现全面保护与加密所有信令和数据传输
表3.16 SecurityModeCommand消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| 加密算法 | 4 | 表示用于加密信令和数据RB的密码算法。 可能的值如表3.18所示 |
| integrityPro算法 | 4 | 用于保护信令RB的完整性算法。 可能的值如表3.17所示 |
UE支持的EPS完整性算法（EIA）和EPS加密算法（EEA）分别在表3.17和3.18中说明。
表3.17 EPS完整性算法（EIA）
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| EIA0 | 空加密算法 |
| 128-EIA1SNOW | 基于3G的算法 |
| 128-EIA2AES | 基于AES的算法 |
| 128-EIA3ZUC | 基于ZUC的算法 |
表3.18 EPS加密算法（EEA）
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| EIA0 | 空加密算法 |
| 128-EIA1SNOW | 基于3G的算法 |
| 128-EIA2AES | 基于AES的算法 |
| 128-EIA3ZUC | 基于ZUC的算法 |
3.7.9 RRC连接恢复
此连接恢复过程旨在实现与已停机状态下的eNodeB节点B之间的重新建立通信（通过执行RRC释放流程并设置releaseCause参数值为rrc-Suspend）。若UE处于被挂机状态，则其将从CONNECTED模式切换至IDLE模式；若成功恢复上述连接，则UE将从IDLE模式返回至CONNECTED模式；完成上述流程后，请确保相关设备已经建立了SRB1以及任意DRB相关联；若发生断开情况，则需要确保双方均会保存UE所拥有的AS上下文信息。
图3.11清晰展示了这一过程。为了响应NAS的需求，在连接恢复完成后及时向其发出通知。当UE发送RRCConnectionResumeRequest消息时（注：此处可考虑是否保留缩写），该消息指示了导致此连接中断的原因。该连接可能是由移动台发起的信令或数据传输、也可能涉及移动台发起的异常数据或延迟容忍接入服务。RRCConnectionResumeRequest的消息内容可以在表3.19中找到（注：此处可考虑是否保留缩写）。在此过程中，在UE暂停之前已经激活了其安全机制，并将RRC-ConnectionResumeRequest与MAC一并发送出去。
图3.11：连接恢复过程。
当UE接收RRConnectionResumemessage时, 它将安全上下文恢复并更新加密与完整性密钥: KEKs以及UPK. RRConnectionResume消息不仅包含该UE特有的无线电配置, 还涉及其子层参数:PDCP, RLC, MAC或PHY. UE会将其无线电设置应用到其他相关子层上. 通过这种方式, UE能够完全复原所有DRB功能. 如表3.20所示, 本消息的具体内容。
最后，在完成RRC连接恢复过程后，在完成了RRC连接的恢复后，在完成RRC连接恢复之后
UE可以选择切换到除了之前被中断RRC连接的旧eNodeB之外的一个新eNodeB的RRC连接。新旧eNodeB协同工作，从而能够从旧eNodeB获取UE存储的信息和上下文。
3.7.10 RRC连接重配置
当UE处于CONNECTED模式并且在安全性被激活之后时,eNodeB可能会对PDCP RLC MAC和PHY等子层的配置参数进行调整.与此同时为了实现有效的通信管理eNodeB还需要创建或释放相应的信令链路和数据无线电承载.
为实现此目标，eNodeB通过发送相应的RRCConnectionReconfiguration信息包来指示用户设备（UE）完成相关配置。图3.12详细描述了这一过程的实现机制。若UE接收到相应的RRCConnectionReconfiguration信息包，则其需执行新的无线电参数设置至PDCP、RLC、MAC或PHY子层中的相关组件，并据此启动对无线承载的建立或释放流程。此外，在NB-IoT网络中使用的NAS数据包也可以通过附加到RRCConnectionReconfiguration信息包的形式来传输。
表3.19 RRCConnectionResumeRequest消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| resumeID | 40 | 用于标识UE的AS上下文的ID |
| resumeCause | 3 | 表示访问类型（移动终止访问，移动始发信令，数据，异常数据或延迟容忍访问） |
| shortResumeMAC-I | 16 | MAC-I用于识别和验证UE |
表3.20 RRCConnectionResume消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| RadioResourceConfig Dedicatedtions | 变量 | 包括所有子层的所有专用配置：PDCP，RLC，MAC和PHY。 还包含要恢复的SRB和DRB |
表3.21 RRCConnectionResumeComplete消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| selectedPLMN- Identity | 3 | 表示UE从SIB1-NB中包含的plmn-IdentityList中选择的PLMN的索引 |
| dedicatedInfoNAS | 变量 | 携带有该RRC消息的NAS信息 |
表3.22显示了RRCConnectionReconfiguration消息的内容。
3.7.11 RRC连接重建
图3.12：连接重新配置过程。
表3.22 RRCConnectionReconfiguration消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| dedicatedInfoNAS | 变量 | 携带有该RRC消息的NAS信息 |
| RadioResourceConfig Dedicated | 变量 | 包括所有子层的所有专用配置：PDCP，RLC，MAC和PHY。 还包含要重新配置的SRB和DRB |
表3.23 RRCConnectionReestablishmentRequest消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| ReestablishmentCause | 2 | 表示触发重建过程的失败原因。 可能的值是{freconfigurationFailure，otherFailureg} |
| ue-Identity | S-TMSI | UE身份包括用于检索UE上下文并且在eNodeB处用于促进较低层的争用解决 |
图3.13：激活AS安全性时的连接重建过程。
在此过程中，在发生错误情况后的主要目标是恢复与eNodeB的连接，并导致UE暂时失去与其建立的有效连接；在此阶段时态中，在此期间由于各种原因导致无法实现与其他节点之间的通信；错误条件涉及多个因素：包括但不限于信号质量下降、数据完整性未能得到确认、发送至eNodeB的信息量超出预期但未能获得相应确认反馈以及无线电链路出现故障；当接收端出现不符合规定或要求的情形时（比如接收到了无效或不合规的数据），则触发该过程；启动此程序的具体起因则可参考相关表格中的详细说明
此外，在AS安全性处于非安全状态的情况下，在恢复SRB1bis的操作并继续进行数据流量传输时
当因任意错误条件启动该流程时，在MAC子层开始小区搜索与随机接入流程类似于UE首次从IDLE模式迁移至CONNECTED模式的过程。若UE当前处于CONNECTED模式且安全状态已启用，则采用此流程。图3.13展示了UE在检测到信号丢失或衰弱时所执行的过程。在此过程中，在事件发生前已启用的安全性将在事件开始后再次被激活，并生成必要密钥信息以支持完整性与加密算法验证。一旦成功触发新小区连接，在随后步骤中将发送RRCConnectionRestablishmentRequest消息至eNodeB端点。新连接的合适细胞可能来自同一老网络或者完全不同网络环境下的新网络节点。eNodeB将发送RRCConnectionReestablishment消息回给相关用户设备（UE），该消息包含专用无线电配置参数并用于配置相关子层（如表3.24所示）。在该流程执行之前已启用安全性的情况下，在后续步骤中将重新激活安全性机制并生成完整性和加密算法所需的密钥信息以支持后续通信需求。
最后，在完成RRCConnectionReestablishment-Complete的传输后，UE会将其发送至eNodeB，并从而在SRB1或SRB1bis上实现该过程的终止。
3.7.12 RRC连接释放
当UE处于CONNECTED模式时, eNodeB将采用该流程以实现与UE的断开或暂停连接. 在释放连接的过程中，默认情况下会解除所有子层的专用无线电配置, 并同时剥离所有的信令以及无线电承载. 但是, 当RRCConnectionRelease消息被配置为导致挂起时(即releaseCause设为rrc-Suspend), 则在此情况下, UE会在完成挂起操作后，默认情况下会保存AS上下文, 并记录resumeIdentity以便后续发送RRCConnectionResumeRequest.
表3.24 RRCConnectionReestablishment消息
| 参数 | 大小 | 含义 |
|---|---|---|
| RadioResourceConfig Dedicated | 变量 | 包括所有子层的所有专用配置：PDCP，RLC，MAC和PHY。 它还包含要建立的SRB和DRB |
图3.14：释放连接的连接释放过程。
当UE完成该过程时,其模式从CONNECTED切换至IDLE状态
表3.25 RRCConnectionRelease消息
| 参数 | 大小(Bits) | 含义 |
|---|---|---|
| releaseCause | 2 | 指示释放RRC连接的原因。 可能的值是{rrc-Suspend，other} |
| resumeIdentity | 40 | 用于标识UE的AS上下文的ID |
| redirectedCarrierInfo | 24 | 指示UE可以搜索合适小区的载波频率和偏移 |
当退出CONNECTED模式时，在RRCConnectionRelease消息的作用下，用户体验（UE）应优先选择cell-specific frequencies以停留在此区域。 如果UE未能在此载波频段配置合适的小区，则它将转向其他频率以搜索对应的合适小区配置。
3.7.13 DL信息传输
若UE进入连接模式，则该流程负责将...通过通道传输至UE设备。
图3.15展示了eNodeB通过隧道式传输NAS消息至UE设备的过程。
一旦UE接收特定的专用NAS信息包后，则会将其转发至对应的NBPCNA数据链路层。
如表3.26所示。
图3.15：DLInformationTransfer程序。
表3.26 DLInformationTransfer消息
| 参数 | 大小 | 含义 |
|---|---|---|
| dedicatedInfoNAS | 变量 | 携带有该RRC消息的NAS信息 |
3.7.14 UL信息传输
当用户设备（UE）处于连接模式时，则该流程负责将NA头信息从用户设备传输至边缘节点基站（eNodeB）。 图3.16展示了NA头信息从用户设备（UE）隧道传输至边缘节点基站（eNodeB）的具体过程。 表3.27列出了NA头信息的具体内容。
如果UE正在进行RRCConnectionSetupComplete或RRC-ConnectionResumeComplete的消息传输，则UE能够与相关设备携带NAS相关的消息，并且无需传输ULInformationTransfer消息。
图3.16：ULInformationTransfer程序。
表3.27 ULInformationTransfer消息
| 参数 | 大小 | 含义 |
|---|---|---|
| dedicatedInfoNAS | 变量 | 携带有该RRC消息的NAS信息 |
3.7.15 UE能力转移
eNodeB采用该流程以查询UE的无线电接入能力。只有在UE处于CONNECTED模式时，eNodeB才会启动此流程。图3.17展示了这个流程。
eNodeB通过此流程来获取UE相关功能。这些功能包括：AS版本发布、可支持的频段列表、多种承载类型的支持、多路传输与多种调制技术的应用、最大鲁棒报头压缩（RoHC）上下文会话数量以及相关的配置文件信息。
该流程不仅违反了UE在下行链路的能力，同时也违反了上行链路的能力。表3.28中所列参数均由UE进行列举。详细归纳了发送至eNodeB的UECapabilityInformation消息中涉及的所有无线电功能。
表3.29展示了UE在子帧[19]中可实现下行链路（DL）接收或上行链路（UL）发送的PHY子层PDU大小信息。在半双工SS模式下，在同一个子帧内可分别完成对Cat-NB1的最大680比特和1000比特数据包的接收与发送操作；而对于Cat-NB2业务，则其最大支持容量为2536位。需要注意的是这并非 PHY层的数据传输速率 因为该层的数据经历了多轮传输重传以及相关的预处理等过程 具体相关内容将在第7.10.9.13节中进行详细阐述
图3.17：能力查询程序。
表3.28 UECapabilityInformation消息
| 参数 | 大小（Bits） | 含义 |
|---|---|---|
| accessStratum Release | 4 | 表示协议栈的发布。 可能的值为{rel13，rel14} |
| ue-Category-NB | 1 | 如果存在，则违反UE类别NB1，如表3.29所示 |
| multipleDRB | 1 | 如果出现，表示UE支持。 仅当UE支持Dataplane CIoT EPS优化时，此参数才适用。 如果UE支持多个DRB，则UE应支持两个同时的DRB |
| supportedROHC- Profiles | 7 | 支持的包头压缩（RoHC）配置文件列表，如表4.1所示 |
| multiTone | 1 | 如果呈现，则指示UE支持NPUSCH上的UL多音传输 |
| multiCarrier | 1 | 如果出现，则表示UE支持多载波操作 |
| multiCarrier-NPRACHN | 如果出现，则表示UE在非锚定载波上支持PRACH | |
| twoHARQ- Processes-r14 | 1 | 如果出现，则表示UE支持DL或UL中的两个HARQ进程操作 |
| supportedBand- List | 1 | 列表表示UE支持的射频频段列表 |
| multiCarrier-Paging | 1 | 如果出现，则表示UE支持在非锚定载波上进行寻呼 |
表3.29下行链路和上行链路能力
| UE Category | 每TTI接收DL传输块大小 | 每TTI接收DL传输块大小 | 双工 |
|---|---|---|---|
| NB1 | 680 | 1000 | 半双工FDD |
| NB2 | 2536 | 2536 | 半双工FDD |
3.7.16无线链路故障
UE可能因缺少、微弱信号、低测RSRP值或低 SINR水平等因素而导致无法与eNodeB建立连接。与eNodeB的不良或良好连接状态均通过从PHY子层发送至RRC层的AFCN/AFCI信息来标识。若PHY子层能够连续多次成功解码NPDCCH，则该连接状态被标记为同步状态N311；反之，则该连接状态被标记为非同步状态N310。需要注意的是,N311和N310两种不同的连接状态均可采用eNodeB在信道建立过程中所配置的具体数值集{1,2,3,4,5,6,8,10}中的相应参数设置
一旦UE检测到无线电链路出现故障，则可以选择启动RRC重连接流程，并具体细节请参考3.7.11节。该过程可采取两种路径之一：要么直接触发RRC重建过程（Reconnection Process），要么将当前状态从CONNECTED状态转变为IDLE状态（Inactivity State）。进入IDLE状态后，在完成相关操作前，请确保已解绑对应的SRB（Shared Resource Block）与DRB（Dynamic Resource Block）资源，并根据系统指示执行小区切换以确定新的接入小区。
3.8逻辑信道
采用逻辑信路向eNodeB发送及接收RRC相关指令。 该逻辑路经属于控制面路经的一部分。 该路经不仅负责接收广播型MIB信息和SIB数据相关的BCCH信号，并且同时支持公共控制通道（CCCH）、专用控制通道（DCCH）以实现对RRC消息的同步交换，并且还有专门用来传输DRB范围内的数据业务相关的信息专用车路——专用业务通道（DTCH）。
表3.30归纳了RRC消息与其对应的无线接入、逻辑通道、传输通道以及物理通道及其方向性特征。这些逻辑通道对应于MAC子层的传输通道，并依次对应于物理子层上的物理通道。其中第6.1节和7.8节详细阐述了从逻辑通道到传输通道及物理通道的具体映射关系。
3.9多载波支持
UE可连接至eNodeB的不同下行链路与上行链路上的支持多种载波频率的情况，则被定义为此处所指代的技术为多频段支持技术。这种技术的目的在于实现不同载波频谱内大规模NB-IoT设备间的均衡负载分配，并有效防止NB-IoT设备在同一频谱区域内的竞争干扰，并显著提升了整体传输效率
对于所有单播传输，在进入CONNECTED模式后会触发RRCConnectionReconfiguration消息以设置连接到附加的非锚定载波上。同步信息和系统数据由专用控制通道负责传输至相关设备，并且非锚定载波能够处理的数据包括动态数据流量、寻呼过程以及随机接入请求等类型的信息。每个UE在每次操作中只能选择一种类型：要么使用专用控制通道进行同步通信（ anchor-based），要么采用灵活的数据传输机制（non-anchor based）。
表3.30 RRC消息及其信道
| 信息 | 承载 | 逻辑频道 | 传输通道 | 物理信道 | 方向 |
|---|---|---|---|---|---|
| MIB-NB | - | BCCH | BCH | NPBCH | DL |
| SIB1 | - | BCCH | DL-SCH | NPDSCH | DL |
| SIBs | - | BCCH | DL-SCH | NPDSCH | DL |
| Paging | PCCH | PCH | NPDSCH | DL | |
| RRCConnectionReestablishmentRequest | SRB0 | CCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| RRCConnectionRequest | SRB0 | CCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| RRCConnectionResumeRequest | SRB0 | CCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| RRCConnectionReestablishment | SRB0 | CCCH | DL-SCH | NPUSCH | DL |
| RRCConnectionSetup | SRB0 | CCCH | DL-SCH | NPUSCH | DL |
| DLInformationTransfer | SRB1, SRB1bis | DL-SCH | NPUSCH | DL | |
| RRCConnectionReconfiguration | SRB1 | DCCH | DL-SCH | NPUSCH | DL |
| RRCConnectionRelease | SRB1, SRB1bis | DCCH | DL-SCH | NPUSCH | DL |
| SecurityModeCommand | SRB1 | DCCH | DL-SCH | NPUSCH | DL |
| UECapabilityEnquiry | SRB1, SRB1bis | DCCH | DL-SCH | NPUSCH | DL |
| RRCConnectionResume | SRB1 | DCCH | DL-SCH | NPUSCH | DL |
| RRCConnectionReconfigurationComplete | SRB1 | DCCH | UL-SCH | NPUSCH | DL |
| RRCConnectionReestablishmentComplete | SRB1, SRB1bis | DCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| RRCConnectionSetupComplete | SRB1bis | DCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| SecurityModeComplete | SRB1 | DCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| UECapabilityInformation | SRB1, SRB1bis | DCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| ULInformationTransfer | SRB1, SRB1bis | DCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
| RRCConnectionResumeComplete | SRB1 | DCCH | UL-SCH | NPUSCH | UL |
表3.31多载波支持
| 非锚定载体 | 锚定载体 | 带内 | 保护频带 | 独立 |
|---|---|---|---|---|
| 带内 | Yes | Yes | No | |
| 保护频带 | Yes | Yes | No | |
| 独立 | No | No | Yes |
可以在单播传输过程中的RRC建立阶段设置非锚定调制分量。当对用户端设备（UE）分配下行方向（DL）的非锚定调制时，在指定频段上执行数据接收操作。此外可通过位图信息确定可接收的数据子帧位置。因为 anchor carrier 站在同步与广播信息接收线上，在此场景下 non-anchored carrier 提供了更多的 DL 子帧选项；同时支持上行方向（UL）的非锚定调制也可进行配置
当UE未被配置用于非锚定点对点通信模式时，在主控载波上处理所有下行链路和上行链路的数据。反之亦然，在这种情况下，在单一子 carrier 上执行数据的发送或接收操作。由此可见，在同一频段内无法同时进行数据的发送与接收操作。因此，在这种情况下，一个UE设备只需配备一个发送端口与一个接收端口即可完成所有任务。具体的有效组合方案可参考表3.31。
3.10控制平面和数据平面蜂窝物联网（CIoT）优化
该方案旨在为UE与eNodeB之间的微小数据或SMS传输提供解决方案。 在RRC连接建立过程中以及在处理NAS附着请求或NA-TAU请求时（即），设备会针对控制平面、数据平面以及S1-U数据传输提供相应的支持[20,21]。 同样地，在采用该方案进行的数据平面处理中，默认情况下也会覆盖S1-U相关的功能。
该系统经过优化设计，在控制平面上实现用户数据（包括IP和非IP）及短信消息或其他数据平面业务的高效传递，并无需建立数据无线电承载；UE的NA状态更新模块采用以下四种方式传递信息：统一处理上下行的NA状态更新。
其中：
- 下行链路的数据NA状态更新
- 上行链路的数据NA状态更新
- 统一处理上下行的NA状态更新
数据平面CIoT EPS改进用于将NAS模式从EMM-IDLE迁移至EMM-CONNECTED模式，并非依赖服务请求流程[20]。
控制平面CIoT EPS优化的特征如下：
实现可靠的用户数据传输，在控制平面上可采用IP、非IP或SMS等方式进行，并不需依赖于无线承载机制
所有上行链路和下行链路NAS消息都带有RRC消息，如表3.26和表3.27所示。
不支持RRC连接重新配置。 UE可选择支持RRC连接重建过程。
仅建立信令无线电承载（SRB1bis），并且不建立数据无线电承载（DRB）。
只有一个专用逻辑信道，并且不支持DTCH。
未使用PDCP子层，并且未激活AS安全性。
UE可以支持S1-U传输。
具有数据平面CIoT EPS优化功能的目标单元（UE）旨在传输数据平面流量；该UE无需依赖于NAS服务请求流程即可在eNodeB节点创建AS上下文；同时涵盖了NB-IoT设备与机器类通信；其特征如下：
支持使用数据无线电承载进行数据传输。绕过PDCP子层直到它被激活。
当eNodeB释放RRC连接时，则会执行RRC连接暂停操作。 eNodeB可在空闲模式中发起请求以保留包含UE能力的UE AS上下文。此相关的过程将在第3.7.12节中得到详细说明。
当ue从idle状态切换至connected模式时,通过r rc实现连接重建立立.
eNodeB利用ue存储的相关数据以完成r rc连接的重建.
eNodeB通过获取ue提供的recovery_id来检索相关的ue信息.
该r rc过程详细描述见3.7.9节。
当RRC连接处于暂时中断状态并恢复运行时,安全性持续保持激活状态,并且在此期间不支持新密钥的输入.短UE-1在UE的RRC连接恢复过程中作为认证令牌再次使用.
当建立，恢复，重新配置或重新建立RRC连接时，可以配置非锚定载波。
NAS协议[20]可通过从EMM-IDLE类型转换至EMM-CONNECTED状态来实现模式切换，并无需依赖于服务请求流程。
SIB2-NB中包含eNodeB对CIoT EPS优化的支持信息。
UE在RRC层接收SIB2-NB后会将其转发至UE所在的NAS层。
UE决定采用该优化方案并在此时向RRC连接建立过程中发送相关决策。
3.11省电模式（PSM）
PSM通过驱动设备进入Powersave模式以减少能源消耗。支持延迟容忍功能且避免频繁数据传输与接收的用户体验（UE）可采用该模式[9,22]
在PSM中选择多长时间处于睡眠模式，在此期间设备会关闭电源以保持在网络中的注册状态。这种机制确保当设备再次变为活跃状态时无需重新连接至接入点网络（PDN）。此外，在PSM期间设备将无法接通移动终止服务并且网络能够识别用户的在线状态并无需致电用户进行操作。如果设备切换至CONNECTED模式则它将再次具备参与移动终止或始发业务的能力。
UE可以通过配置定时器T3324的方式，在附着阶段或TAU流程中发起进入PSM的操作。EPC会在附着接收和TAU接收的过程中为定时器T3324赋值，并将这些数值传递给UE以实现对其赋予优先共享模式的能力。
当...定时器达到计时周期截止时间时（图...），UE挂载包括PHY、MAC、RLC、PDCP和RRC子层的配置信息并过渡到PSM状态（表...）。如果在该过程结束前UE仍处于CONNECTED模式，则其会释放与RRC相关的连接（图...）。一旦UE过渡到PSM状态，在此状态下持续的时间与T...相当（参见文献[6]）。若UE希望在PSM状态下维持比EPC广播的T...时间更长的时间段，则可在附着或TAU过程期间发送第二阶段定时器以延长计时周期（如图所示）。最长持续时间范围为至多\boxed{X}天（其中包括了从初始的T.../X\mus开始计算）[参见文献6]。
图3.18：T3324和T3412扩展定时器信息单元。
表3.32 T3324定时器信息单元
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| 定时器内容长度单位 | 定时器信息单元的内容长度 可以是T3324定时器的任何一个： 0 0 0值以2秒的倍数递增 0 0 1值以1分钟的倍数递增 0 1 0值以decihours的倍数递增 1 1 1值表示计时器已停用。 可以是T3412的以下任何一个： 0 0 0值以10分钟的倍数递增 0 0 1值以1小时的倍数递增 0 1 0值以10小时的倍数递增 0 1 1值以2秒的倍数递增 1 0 0值以30秒的倍数递增 1 0 1值以1分钟的倍数递增 1 1 0值以320小时的倍数递增 1 1 1值表示计时器已停用 |
| 定时器值 | 二进制编码的计时器值 |
3.12空闲模式下的不连续接收（DRX）
DRX是实现能量与电池节约的另一机制。在此过程中，UE无需在每个子帧内持续监测NPDCCH以确认是否接收到呼叫消息。相反地，则可利用指定寻呼帧（PF）进行操作，在此期间每一帧可能包含一个至多几个寻呼时刻（PO）。这些PF和PO均为UE所熟知，并且可以在单一PO触发下通过附加P-RNTI干扰来检测NPDCCH。在一个无线电帧内只会存在一个PF，在每次DRX周期内只对应一个特定的PO；同时，在每次DRX周期内只有一次监控机会。
对于每一个PF而言，在其子帧中的可用选项包括第0、4、5和9帧；而PF以及PO的设置依据于UE的IMSI值；由此可知，在不同情况下UE会有不同的寻呼时间安排；默认配置参数DRX由SIB2-NB向UE分配；只要处于IDLE状态或者CONNECTED状态时的设备即可运行DRX过程；详细说明位于第6.5节中的用于处理CONNECTED模式下的DRX程序设计问题
除了DRx流程外, UE可配置以采用扩展型数据传输周期(eDTx),以此提高休眠阶段持续时间,具体数值可参考表3.33 [21]. 在完成参数IE设置后, 支持方(如UE)可提交申请以启用PSM功能并配合使用相应的数据传输机制. 接收方EPC会根据UE的请求发送相应的确认信息. UE支持方则可通过提交申请来启动相关功能配置. EPC将综合考虑各项因素后决定最终允许范围, 或仅允许部分功能运行, 亦或完全禁止这些配置项. 然而, UE应在每个新建立的连接中(无论是附着还是TAU阶段), 根据具体需求选择不同的功能组合.
表3.33 eDRX周期长度
| eDRX周期 |
|---|
| 20.48 40.96 81.92 (~ 1 分钟) 163.84 (~3 分钟) 327.68 (~5 分钟) 655.36 (~ 11 分钟) 1310.72 (~22 分钟) 2621.44 (~44 分钟) 5242.88 (~87 分钟) 10485.76 (~175 分钟) |