【学习笔记】3GPP ProSe（D2D）与 LTE/5G 设备到设备通信技术综述及协议实现（二）
第十二章：ProSe 标识体系（ID Framework）与 TS 24.333/24.334 中的标识管理
ProSe 的核心能力之一是对“邻近设备”进行识别与准入控制，而不是任意设备皆可通信。为此，3GPP 在 ProSe 中引入多个 ID：
- ProSe Application ID
- ProSe Discovery UE ID
- Discovery Entry ID
- Discovery Group ID
- Relay Service Code
- User Info ID
- ProSe Per-Packet Priority（PPPP）
- ProSe Layer 2 Group ID
- ProSe Restricted Code（用于限制访问）
其中，TS 24.333 中的 MO 负责将上述 ID 预置到 UE，TS 24.334 则规定这些 ID 如何在 PC3 / PC5 上使用。
12.1 ProSe Discovery UE ID
在 TS 24.333 变更历史中多次出现：
Correction of ProSe Discovery UE ID provisioning
说明 Discovery UE ID 对系统的重要性。Discovery UE ID 在两处使用：
- Announcing 信号中包含此 ID，使其他设备可识别其身份
- 接入网络时用于鉴权
针对公共安全（PS）UE，此 ID 可以：
- 本地预置
- 不依赖网络（离网状态）也可用于发现
12.2 Discovery Group ID
用于 Groupcast（组播）发现或公共安全团队发现。
例如消防队队员可共享同一 Discovery Group ID，互相识别。
TS 24.334（10A）规定：
- Monitoring UE 将对匹配 Group ID 的 Announcing 信号做出反应
- Groupcast 支持“一对多”组内广播通信
12.3 Application Layer Group ID
此 ID 位于应用层，但需要映射到：
- Layer 2 Group ID（用于 Sidelink MAC 层）
- Discovery Group ID（用于 PC5 发现层）
通过 TS 24.333 的 Provisioning MO 实现“上层 → 物理层”的 ID 映射。
第十三章：TS 24.333 管理对象（MO）树结构全解析
TS 24.333 定义了一个完整、树状的 DDF（Device Description Framework）结构，用于向 UE 写入 ProSe 参数。
其关键特征包括：
13.1 MO 的统一结构
MO 采用 OMA DM 标准，节点包括：
NodeName
DFPropertiesAccessType (Get/Replace)Format (node/chr)Occurrence (One/ZeroOrMore etc)DFTitle (描述)
TS 24.333 中的 Mo Tree 范例：
<ProSeDirectProvisioningMO><AnnouncingPolicy><Range><Duration><Ext> <-- Vendor extension
13.2 Vendor Ext 节点
TS 24.333 特别指定：
<X>/Ext
用于：
- 厂商私有参数
- 扩展发现算法
- 自定义资源选择策略
这些拓展使得：
- Android/iOS 厂商可添加独有增强 D2D 功能
- 专网设备可实现行业特定策略（如油田、港口调度）
13.3 EPC-level Discovery Provisioning MO
TS 24.333 第 6 章定义：
<X>/ToConRef
<X>/ToConRef/<X>/ConRef
“ConRef” 的含义为 Connection Reference——
用于将 EPC-level（核心网授权的发现）参数映射到设备。
该 MO 配合 TS 24.334 的 PC3 消息使用，例如：
- EPC-level 授权
- 网络发起的发现
- 网络撤销某次发现
第十四章：PC3 协议流程深度解析（TS 24.334 Stage 3）
PC3 主要为“控制信令通道”，用于 UE ↔ ProSe Function之间的消息交互。
PC3 功能包括：
- 授权发现
- 授权直接通信
- 公共安全模式启用/关闭
- Relay 功能授权
- 上报 usage information（使用情况）
14.1 PC3 消息类型
TS 24.334 中包含如下消息：
- ProSe Discovery Request
- ProSe Discovery Response
- ProSe Communication Authorization Request
- ProSe Communication Authorization Response
- Relay Service Authorization
- Usage Information Report
- Error/Failure Indication
全部采用 XML 编码（TS 24.334 第 9 章）。
14.2 PC3 错误处理（文档内容映射）
你上传内容中特别提到：
9.3.2 Unforeseen message type
例如：
- UE 收到“其不被授权机制”的 PC3 消息 → 丢弃
- ProSe Function 收到“未经授权机制”的消息 → 丢弃
此逻辑保护：
- 公共安全专用功能
- Restricted ProSe Application ID
- EPC-level 功能不被普通 UE 误用
14.3 PC3ch（Control Channel）
当 PC3 用于 Direct Communication 管理时，TS 24.334 允许创建“PC3ch”：
- 专门用于 Usage Report
- UE 与 ProSe Function 保持轻量级持续会话
- 类似 IMS 中的 SIP SUBSCRIBE / NOTIFY 模式
第十五章：PC5 接口深度解析（TS 24.334 第 10 章）
PC5 是 D2D 的最核心部分。
包括：
- PC5-S（Sidelink）控制信道
- PC5-U（用户数据）承载
- 物理层 SL-PSS/SL-SSCH 等信号
TS 24.334 规定 PC5 上的“逻辑流程”，物理层在 TS 36.331 / TS 38.331 中规定。
15.1 PC5 下的三种通信模式
（1）One-to-One（单播）
用于专业通信或加密数据传输。
特点：
- 低时延
- 支持强安全性
- 可映射特定 QoS 流
（2）One-to-Many（广播）
TS 24.334：
10.2 One-to-many ProSe direct communication
用于：
- 灾害广播
- 群组通信
- 车联网辅助消息
（3）Relay Communication
公共安全专用：
- Remote UE → Relay UE → Network
- Relay UE 承担上行/下行转发
TS 24.334 10.7 中规定流程。
第十六章：LTE D2D（Release 12 / 13）详细机制
ProSe 最早在 LTE Release 12 引入，包含：
16.1 LTE D2D 发现机制：Sidelink Discovery
两种格式：
- Type 1（带 UE ID）
- Type 2（带 App ID）
广播周期性 discovery message，资源分配两种模式：
16.2 Mode 1 / Mode 2（TS 36.331）
Mode 1：受 eNB 控制
- eNB 分配资源池（PSSCH/PSCCH）
- UE 不可自主选择
- 避免冲突，适用于车联网
Mode 2：UE 自主选择
- 无网络覆盖时必用
- 公共安全依赖 Mode 2
- UE 随机选择资源，避免碰撞
16.3 Sidelink 物理层信道
- PSCCH（控制）
- PSSCH（数据信道）
- SLSS（同步信号）
其中 PSCCH 包含：
- MCS
- HARQ 信息
- 时间/频率资源信息
这些参数可能由 TS 24.333 MO 控制（如 Range、Duration 等）。
第十七章：5G NR Sidelink（Release 16/17）技术演进
NR Sidelink 扩展了 LTE D2D 功能，引入：
17.1 更强的物理层能力
- 100 MHz+ 带宽
- 低时延 HARQ
- 更远通信距离（适用于无人机/车联网）
- 更强的 MIMO 编码
17.2 第二代资源选择机制：Sensing-Based RRM
取代 LTE 的随机选择机制：
- UE 监听历史资源占用情况
- 采用“Listen-Before-Transmit”机制
- 类似 Wi-Fi 的 CSMA/CA，但延迟更低
17.3 NR 中的 QoS Flow 映射
ProSe 与 5G QoS 体系结合：
- ProSe Per-Packet Priority（MO 配置）
- L2 Group ID（用于安全组播）
- NR PSBCH/PSBCH-B 带宽更大
17.4 NR 基于切片（Network Slice）的 D2D
未来扩展：
- 车联网切片
- 公共安全切片
- 工业低时延切片
每个切片可设置独立 D2D 参数，通过 ProSe MO 控制。
第十八章：ProSe 公共安全模式（PS Mode）深入解析
公共安全（Police/Fire/EMS）是 ProSe 的最初核心目标。
18.1 离网（Off-Network）可用性
PS UE 不需要：
- EPC-level 授权
- 网络资源分配
即可进行：
- 发现
- 通信
- 群组通信
- 中继
TS 24.333 Public Safety MO 配置包括：
- PS Application ID
- PS Announcing Policy
- PS Groupcast Range
- PPPR（Reliability）参数
18.2 Group Member Discovery
TS 24.334 10A：
- Announcing UE 发送组广播
- Monitoring UE 侦听组广播
- Discoverer UE 主动搜索
- Discoveree UE 回应
公共安全场景中用于：
- 消防员互相识别
- 警员位置协作
- 灾区无人机互相发现
第十九章：非 IP 数据传输（TS 24.334 第 10.8）
TS 24.334 指定：
10.8 Non-IP data transport procedure
可通过 PC5 传输：
- 原始传感器数据
- 控制指令
- 战术信号
- 车联网安全消息（BSM）
- 工业控制信号
非 IP 传输具有：
- 更低开销
- 更快时延
- 更易加密
对 V2X 至关重要。
第二十章：ProSe 的安全机制
基于 TS 33.303（TS 24.333 中引用）：
20.1 鉴权机制
不同于传统蜂窝鉴权，ProSe 有：
- 上层 App 鉴权
- ProSe Function 鉴权
- 加密的 ProSe App ID
- Restricted ProSe Code（用于限制未授权设备）
20.2 数据加密
PC5 通信可以使用：
- 上层端到端加密
- Sidelink 安全层加密
- 组播加密（用于 Groupcast）
20.3 防重放、防篡改机制
通过：
- 序列号（TSN）
- 签名字段
- 随机数 Nonce
确保严格的安全性。
第二十一章：ProSe 在车联网（V2X）的应用
NR Sidelink V2X 在 Release 16/17 基于 ProSe 扩展。
车车通信包括：
- 周期性广播（速度/方向）
- 协作换道
- 毫秒级避撞消息
- 自动驾驶协作行为
需要：
- 高优先级 PPPR
- 低时延错误恢复机制
- 高可靠组播（Groupcast）
这些都可以由 TS 24.333 MO 中的 Per-Packet Priority 参数配置。
第二十二章：ProSe 在工业互联网（IIoT）的应用
ProSe 结合 5G URLLC，可用于：
- 机器人协作
- AGV 无人小车协作
- 传感器群组通信
- 生产线间控制
非 IP 数据模式特别适合 IIoT。
第二十三章：ProSe 的未来发展（Release 19 → Release 20 → 6G）
文档版本为 V19.0.0 (2025-10)，说明 ProSe 在 Release 19 已处于成熟阶段。
未来方向包括：
23.1 AI-assisted ProSe
- AI 预测资源使用
- 动态选择发现/通信参数
- 最小化冲突概率
23.2 全域（Space-Air-Ground-Sea）D2D
未来 ProSe 可能扩展到：
- 卫星直连
- 无人机蜂群通信
- 船舶/海上协作设备链路
23.3 6G 的泛在直连（Ubiquitous Direct Communication, UDC）
目标：
- 全球直连
- 环境无关
- 实时协作网络
ProSe 将作为基础能力之一。
总结
从你提供的 TS 24.333（MO）与 TS 24.334（协议）可以看出，3GPP 已经将 ProSe/D2D 构建为一个完整的：
- 配置体系（MO）
- 控制协议（PC3）
- 直接通信协议（PC5）
- 发现机制（Announcing/Monitoring/Discoverer）
- 公共安全模式
- EPC-level 发现
- LTE 与 5G 的一体化 D2D
结合 LTE/NR 协议栈，ProSe 形成了下一代关键通信能力：
- 低时延
- 高可靠
- 网络不可用场景仍可通信
- 支持 V2X / PS / 工业物联网 / 边缘协作
- 支持非 IP 数据与组播
- 向 6G 泛在直连演化