Random Access MAC Procedures

Suatu prosedure Random Access (RA) dapat dinisialisasi oleh PDCCH (Physical Downlink Control Channel) atau dapat pula diinisialisasi oleh request dari MAC sublayer. Request dari PDCCH digunakan ketika terdapat data untuk UE yang berada pada eNB dan eNB tersebut menganggap UE yang bersangkutan tidak lagi singkron dengan timing pada eNB. Kemudian request dari MAC digunakan ketika terdapat data dari layer RRC (Radio Resource Control) atau pada user plane di UE. Request dari PDCCH atau RRC secara optional menunjukkan preamble random access dan resource PRACH pada UE. Sebelum prosedure RA dapat dimulai, UE harus mempunyai informasi tertentu untuk resource PRACH yang akan digunakan dan RA-RNTInya. UE juga harus mempunyai informasi tentang group dari random access preamble dan kumpulan tiap preamble yang ada ditiap group, threshold yang dibutuhkan untuk memilih group preamle, parameter yang dibutuhkan untuk menentukan TTI window, power ramping factor yaitu POWER_RAMP_STEP, paramter PREAMBLE_TRANS_MAX, initial preamble power yaitu PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER, dan informasi lain yang dibutuhkan sebelum UE memulai RA ini.

RA-RNTI (Random Access Radio Network Temporary Identifier) digunakan pada PDCCH ketika data random access response (RAR) dikirim. RA-RNTI ini menunjukkan resource di time-frequency mana UE mengirim preamblenya. TTI window adalah periode waktu dimana UE harus memonitor RAR dari eNB. Setelah UE telah siap melakukan prosedur RA maka UE akan mengeset PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER ke 1 dan mengeset parameter backoff ke 0 ms dan melakukan pemilihan terhadap resource random access.

Jika random access preamble dan PRACH resource secara eksplisit telah diberitahukan oleh eNB dan waktu expire dari random access preamble tersebut belum habis, maka UE tidak harus melakukan pemilihan terhadap resource PRACH dan dapat langsung melakukan transmisi dari preamble yang telah dipilih. Namun jika ternyata belum disignalkan, berarti UE pertamakali harus memilih satu dari dua group dari preamble. Pemilihan group ini dapat berdasarkan ukuran message yang akan dikirim pada uplink atau dapat pula berdasarkan requsted resource atau kondisi chanel dari UE. Setelah group preamble telah dipilih, UE secara random memilih preamble yang ada ditiap group tersebut.
Setelah itu UE akan mengeset parameter preamble transmit power menjadi :

PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER =

PREAMBLE_INITIAL_RECEIVED_TARGET_POWER +

(PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER - 1) * POWER RAMPING STEP

Transmit power tersebut mempertegas bahwa preamble transmit power dinaikkan setiap POWER_RAMPING_STEP untuk setiap retransmisi dari random access preamble.

Setelah mengeset transmit power, maka UE kemudian menentukan kesempatan random access berikutnya yang dapat digunakan dan mengirim preamble berdasarkan resource PRACH yang telah dipilih, preamble index dan PREAMBLE_RECEIVED_TARGET_POWER. MAC sublayer pada UE juga memberitahukan physical layer tentang RA-RNTI yang sesuai dengan resource dari PRACH. Jika jumlah transmisi maksimum preamble memenuhi :

PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER =

PREAMBLE_TRANS_MAX + 1

Maka MAC sublayer akan memberikan notifikasi ke layer atas (RRC) bahwa telah terjadi masalah pada random access yang sekarang sedang dilakukan.

Setelah UE mengirim random access preamble ke eNB, UE akan menitor PDCCH sesuai dengan RA-RNTI dari preamble yang digunakan dalam TTI window untuk random access response. RA-RNTI dari suatu PRACH resource dalam preamble dihitung dengan menggunakan persamaan :

RA_RNTI = 1 + Tid + 10 * Fid

dimana 0 <= Tid < 10 adalah index dari subframe pertama resource PRACH dan 0 <= Fid < 6 adalah index   resource PRACH dalam subframe tersebut dalam urutan naik di domain frekuensi. UE dapat menghentikan monitoring untuk random access response setelah berhasil menerima RAR yang sesuai dengan nomor preamble yang telah dikirim sebelumnya. Ketika physical layer memberitahukan MAC sublayer tentang penerimaan RAR maka MAC sublayer akan bertindak sesuai dengan jenis RAR yang telah diterima. Jika RAR berisi subheader backoff indicator (BI), maka MAC akan mengeset variabel backoff indicatornya sesuai dengan nilai yang telah diperoleh dari subheader RAR tersebut, namun jika tidak berisi BI, maka parameter BI MAC tetap diset ke nol seperti sebelumnya hehehe.... :D.

Jika RAR berisi identifier atau nomor preamble yang telah dikirim sebelumnya, maka UE dapat menganggap penerimaan RAR ini telah sukses dan melakukan pemrosesan terhadap timing alignment dan UL grant yang diterima pada RAR PDU ini. Jika sebelumnya, random access preamble yang digunakan secara eksplisit disignalkan dari eNB (tidak dipilih oleh MAC UE), maka UE menganggap bahwa RA ini telah sukses dijalankan dan tidak perlu melanjutkan prosedur RA ke step berikutnya. Hal ini karena signaling eksplisit dari eNB menunjukkan bahwa tidak ada UE lain yang menggunakan preamble yang sama dengan preamble yang digunakan sekarang. Namun jika preamble tersebut dipilih oleh MAC sublayer berarti UE akan menggunakan atau mengeset temporary C-RNTI yang diterima dari RAR dan melangkah ke step RA procedure berikutnya yaitu "contention resolution". Hal ini dilakukan karena pada step ini belum jelas jika terdapat lebih dari satu UE menggunakan preamble yang sama dengan yang digunakan sekarang.

Jika tidak ada RAR yang diterima dalam periode TTI window atau jika semua RAR yang diterima berisi identifier preamle yang berbeda dengan dengan preamble yang telah dikirim sebelumnya, maka dapat dianggap bahwa RA procedure ini gagal. Jika dalam kondisi ini prosedur RA diinisialisasi oleh MAC atau PDCCH dan :

PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER <

PREAMBLE_TRANS_MAX

maka UE akan menaikkan preamble transmission counter sebanyak satu buah. Lebih jauh lagi  jika preamble random access telah dipilih oleh MAC atau preamble RA dan resource PRACH secara eksplisit diberitahukan oleh eNB dan akan ekspired sebelum kesempatan RA berikutnya, maka UE (berdasarkan parameter backoff) menghitung dan menggunakan nilai backoff tersebut dan melakukan pemrosesan terhadap resource RA. Nilai backoff ini digunakan ketika RA baru akan dilakukan.

Untuk menyederhanakan proses RA ini, pada bagian ini ditentukan bahwa hanya uplink C-RNTI MAC control element saja yang akan akan dikirim. Message tersebut dikirim sebagai respond yang menunjukkan bahwa preamble yang digunakan untuk prosedur RA ini telah match dengan RAR dari eNB. Setelah msg3 dikirim atau setelah C-RNTI MAC control element dikirim, UE akan menjalankan contention resolution timer dan akan memonitor PDCCH sampai mac contention resolution tersebut habis. Ketika suatu transmisi pada PDCCH ditujukan pada C-RNTI diterima, UE dapat menganggap bahwa contention resolution telah berhasil dan akan menghentikan contention resolution timer serta membuang temporary C-RNTI. Namun jika contention resolution timer tersebut telah habis dan tidak ada transmisi PDCCH yang ditujukan ke C-RNTI yang diterima, maka UE menganggap bahwa step contention resolution ini gagal.  Jika dalam kondisi ini prosedur RA diinisialisasi oleh MAC atau PDCCH dan :

PREAMBLE_TRANSMISSION_COUNTER <

PREAMBLE_TRANS_MAX

maka UE akan kembali menaikkan preamble transmission counter sebanyak satu biji dan membuat temporary C-RNTI yang telah diterima sebelumnya. Selain itu, UE juga menghitung dan menjalankan backoff indicator dan melakukan proses terhadap random access procedure yang baru.