5G NR RRC 协议总体介绍
1. 开机入网流程
UE 入网过程包括几个子过程:
小区搜索与选择
UE 开机选网,小区搜索并完成下行同步。
系统消息广播
UE 读取广播信息,选择合适小区进行驻留。
随机接入
UE 与 gNB 建立上行同步。
RRC 连接建立
UE 与 gNB 建立 RRC 连接。
注册过程
UE 注册到 5G 网络,网络侧开始维护该 UE 的上下文。
2. UE 状态
图 1 5G NR UE 状态变化示意图
LTE 由 RRC connected 和 RRC IDLE 状态组成,5G NR 引入了新的 RRC 状态名称,称为 RRC Inactive state。
NR-RRC CONNECTED
NR-RRC INACTIVE
NR-RRC IDLE
UE 开机时处于非连接模式/空闲模式,它可以转化为初始附着的 RRC connected 或连接建立。如果在短时间内没有来自 UE 的活动,它可以通过移至 RRC Inactive 状态来暂停其会话,并可以恢复其向 RRC 连接模式的会话。
UE 可以从 RRC connected 或 RRC Inactive 状态进入 RRC 空闲模式。
RRC Inactive 状态可保持 UE 在基站中的上下文,当有数据需要传输时,可马上转为 connected 状态,不需要去发起 service request 连接,保证了传输的低延迟。
3.SRB
SRB 表示 RRC 和 NAS 消息的传输的无线电承载,包含 SRB0~SRB3。
SRB0 用于使用 CCCH 逻辑信道的 RRC 消息;
SRB1 用于 RRC 消息(其可以包括搭载的 NAS 消息)以及用于在建立 SRB2 之前的 NAS 消息,全部使用 DCCH 逻辑信道;
SRB2 用于 NAS 消息,全部使用 DCCH 逻辑信道。 SRB2 的优先级低于 SRB1,可以在 AS 安全激活后由网络配置;
SRB3 用于当 UE 处于(NG)EN-DC(EUTRA-NR Dual Connection)或 NR-DC 时的特定 RRC 消息,全部使用 DCCH 逻辑信道。
在下行链路中,NAS 消息的捎带仅用于一个从属(即,具有联合成功/失败)过程:承载建立/修改/释放。在上行链路中,NAS 消息仅用于在连接建立和连接恢复期间传输初始 NAS 消息。
一旦 AS 安全性被激活,SRB1,SRB2 和 SRB3 上的所有 RRC 消息(包括那些包含 NAS 消息的 RRC 消息)都受到 PDCP 的完整性保护和加密。
SRB1 和 SRB2 中的所有 MR-DC(Multi-RAT Dual Connectivity)选项均支持拆分 SRB(SRB0 和 SRB3 不支持拆分 SRB)。
附:
4. 服务
4.1 上层服务
RRC 为上层提供如下服务:
广播公共的控制信息;
RRC_IDLE 状态下的 UE 通知,例如,移动终端接入呼叫;
关于 ETWS 和/或 CMAS 的 UE 的通知;
专用信令传输
4.2 底层服务
完整性保护,加密和无损失顺序传递信息
5. RRC 功能
RRC 协议包括以下主要功能:
- 广播系统信息:
- 包括 NAS 公共信息;
- 适用于 RRC_IDLE 和 RRC_INACTIVE 中的 UE 的信息(例如,小区(重新)选择参数,相邻小区信息)和适用于 RRC_CONNECTED 中的 UE 的信息(也称为公共信道配置信息);
- 包括 ETWS 通知,CMAS 通知。
- RRC 连接控制:
- Paging;
- 建立/修改/暂停/恢复/释放 RRC 连接,包括例如分配/修改 UE 身份(C-RNTI,fullI-RNTI 等),建立/修改/暂停/恢复/释放 SRB(SRB0 除外);
- 初始 AS 安全激活,即 AS 完整性保护(SRB,DRB)和 AS 加密(SRB,DRB)的初始配置;
- RRC 连接移动性,包括例如频率内和频率间切换,相关的 AS 安全处理,即密钥/算法改变,在网络节点之间传送的 RRC 上下文信息的规范;
- 建立/修改/暂停/恢复/释放携带用户数据(DRB)的 RB;
- 无线电配置控制包括例如分配/修改 ARQ 配置,HARQ 配置,DRX 配置;
- 在 DC 的情况下,小区管理包括例如 PSCell 的变化,SCG cell 的添加/修改/释放;
- 在 CA 的情况下,小区管理包括例如 SCell 的添加/修改/发布;
- QoS 控制,包括分别为 DL 和 UL 分配/修改半持久调度(SPS)配置和配置的授权配置,用于 UE 中的 UL 速率控制的参数的分配/修改,即优先级的分配和优先级比特率(每个 RB 的 PBR)。
- 从无线电链路故障中恢复。
- RAT 间移动性,包括例如 AS 安全激活,转发 RRC 上下文信息;
- 测量配置和报告: - 建立/修改/释放测量配置(例如,频率内,频率间和 RAT 间测量); - 设置和释放测量间隙; - 测量报告。 - 其他功能,包括例如通用协议错误处理,专用 NAS 信息的传送,UE 无线电接入能力信息的传送。
附:
I-RNTI:
I-RNTI 在 Paging 消息中的 UE-Identity 携带,用于唤醒 INACTIVE 态的 UE。核心网寻呼 CN-Paging 基于 5G-S-TMSI 触发,而 INACTIVE 到 ACTIVE 是由基站寻呼 RAN-Paging 触发的,因基站不保存 UE 的 S-TMSI 信息,所以需要一种新的寻呼 ID 标识 UE。
I-RNTI 分为 full I-RNTI 和 short I-RNTI,在 SIB1 消息中通过 useFullResumeID 指示(useFullResumeID 存在则表示使用 full I-RNTI 和 RRCResumeRequest1,如果不存在则表示使用 short I-RNTI 和 RRCResumeRequest),full I-RNTI 为 40bits,short I-RNTI 为 24bits,full I-RNTI 可由 UEID+gNBID+PLMN 构成,具体有如下 3 种方式:
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【柒号华仔】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/28661ec974c6df2505f874c07】。文章转载请联系作者。
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