一、4/5G高层协议规范框架对比
4G | 5G |
36.300:LTE整体 | 38.300:NR整体 |
36.401:E-URTAN整体架构 | 38.401:NG-RAN整体架构 |
36.321:LTE MAC | 38.321:NR MAC |
36.322:LTE RLC | 38.322:NR RLC |
36.323:LTE PDCP | 38.323:NR PDCP |
36.331:LTE RRC | 36.331:NR RRC |
37.340:MR多连接 |
37.324:SDAP |
38.470:F1整体1 |
38.471:F1层1 |
38.472:F1信令传输 |
38.473:F1-AP |
38.474:F1数据传输 |
38.475:F1用户面协议 |
4G | 5G |
36.410:S1整体 | 38.410:NG整体 |
36.411:S1层1 | 38.411:NG层1 |
36.412:S1信令传输 | 38.412:NG信令传输 |
36.413:S1-AP | 38.413:NG-AP |
36.414:S1数据传输 | 38.414:NG数据传输 |
36.420:X2整体 | 38.420:Xn整体 |
36.421:X2层1 | 38.412:Xn层1 |
36.422:X2信令传输 | 38.422:Xn信令传输 |
36.423:X2-AP | 38.423:Xn-AP |
36.424:X2数据传输 | 38.424:Xn数据传输 |
36.425:X2用户面协议 | 38.425:Xn用户面协议 |
23.401:架构和流程 | 23.501:5G系统总体架构及功能 |
23.502:5G系统基本流程 |
38.463:E1-AP |
TR38.913:5G需求 |
TR38.801:网络结构 |
TR38.804:空口协议 |
二、新UE状态特点
去**可以快速恢复链路传输数据
inactive三大特点:
a)Uu连接断开,NG连接保持,UE/gNB/AMF保留UE content,可以10ms进入连接态
b)RAN notification area (cell list;RAN list;TA list)
c)RAN initiated paging
三、UE RRC状态
NR引入新状态 RRC_INACTIVE
a)UE快速转换到RRC连接态,满足5G控制面时延要求
b)终端节能
RRC_CONNECTED | RRC_IDLE | RRC_INACTIVE | |
PLMN选择 | 是 | ||
接收系统广播消息 | 是 | 是 | |
UE移动性-小区选择和重选 | 是 | 是 | |
UE移动性-小区切换 | 是 | ||
接收5GC发起的寻呼 | 是 | 是 | |
接收基站发起的寻呼 | 是 | ||
5C控制的寻呼区域 | 是 | ||
NG-RAN控制的寻呼区域 | 是 | ||
基站保留UE上下文 | 是 | 是 | |
5GC-NG-RAN链路建立 | 是 | 是 | |
UE发送/接收单播数据 | 是 |
四、RRC状态
eLTE与NR的Inactive之间不能直接状态转换,需要回到idle
五、Connection Control概述
1)RRC Setup:连接建立,或未找到上下文时连接新建
2)RRC Release:Connected ==》IDLE,Inactive ==》IDLE
3)RRC Release with Suspend config:Connected / Inactive ==》 Inactive
4)RRC Resume:Inactive ==》 Connected 或 RNAU(RAN Notification Area Update)
5)RRC Reject:RLF后恢复连接
6)Unified Access Control:统一的接入控制
六、RRC连接建立请求消息
1)建立SRB1
2)传输初始NAS消息
3)UE发起resume请求或re_establish请求,网络侧未能取得或验证UE上下文时
RRCSetupRequested消息相关流程:
a)在request消息中携带UE id,40bit随机数或UE注册TA区时网络分配的5G-S-TMSI
b)根据NAS指示,填写establishmentCause
c)UE启动T300,将RRCSetupRequest消息传给底层后,然后继续做测量和小区重选
d)如果在收到Setup消息前发生了小区重选或T300超时:重置MAC,重建RLC,通知NAS层RRC连接建立失败
UE收到RRCSetup消息后:
a)如果是回应resumeRequest或reestablishRequest,UE删除储存的AS上下文和AI-RNTI;告知NAS层fallback到连接建立;
b)进入RRC_CONNECTED,停止小区重选
c)如果NAS层提供了多个S-NSSAI,填到s-nssai-list
d)发送RRCSetupComplete
UE收到RRC Reject后:
a)停止T300、T319
b)重置MAC、释放MAC配置
c)启动T302,设成waitTime
d)通知NAS层RRC连接建立failure,期间bar掉所有请求
七、Unified Access Control
NR设计统一接入控制,用于所有UE状态、所有业务
接入控制的目的是缓解网络拥塞
1)LTE接入控制不足:
a)业务不统一
b)状态不统一,仅能工作在空闲态,连接态就发起业务不受控
2)NR设计统一接入控制机制
a)支持所有业务
b)支持所有状态,空闲态、去**态、连接态的终端都要执行接入控制
3)UAC的目的:判决UE是否可以发起某个接入请求,该接入请求与1个接入类别(Access Category)和1个或多个接入ID(Access Identify)相关联
表1 Access Category
接入类别号 | UE相关状态 | 接入请求类别 |
0 | 所有 | 由寻呼导致的UE发起的信令 |
1 | UE配置了可以容忍时延的业务 | 所有,除了紧急呼叫 |
2 | 所有 | 紧急呼叫 |
3 | 所有,除了接入类别1的状态 | 除了寻呼以外导致的UE发起信令 |
4 | 所有,除了接入类别1的状态 | MMTEL语音 |
5 | 所有,除了接入类别1的状态 | MMTEL视频 |
6 | 所有,除了接入类别1的状态 | SMS |
7 | 所有,除了接入类别1的状态 | 不属于其他接入类别的UE发起的数据 |
8-31 | 预留 | |
32-63 | 所有 | 运营商自定义 |
表2 Access Identities
接入ID号 | UE配置 |
0 | UE没有配置任何本表格内的参数 |
1 | UE配置了多媒体优先服务(Multimedia Priority Service,MPS) |
2 | UE配置了关键数据服务(Mission Critical Service,MCS) |
3-10 | 预留 |
11-15 | UE配置了Access Class 11-15 |
4)UAC机制
a)每个PLMN有一套独立的接入控制参数,均在SIB1中广播
b)UE根据NAS选择的PLMN,采用与PLMN对应的接入控制参数
5)降低接入控制相关参数对系统消息的开销
a)5G接入控制参数的广播采用基于阻拦参数集(Barring Configuration Parameters Sets)
每个阻拦参数代表一种阻拦因子与阻拦时间的组合 |
网络可以配置最多8个阻拦参数集,每个PLMN的每个接入类别用3bit指示采用哪个阻拦参数集作为阻拦参数 |
b)NAS向RRC发送接入请求时,会附带1个或多个Access Identify和1个Access Category。每个Access Category指示阻拦因子(Barring Factor)与阻拦时间(Barring Time)
每个Access ID用1bit阻拦参数指示是否被阻拦 |
只要有一个Access Identify对应的阻拦参数指示为”0“,则允许接入。如果指示为”1“,则还需要再做基于Access Category的阻拦判决。 |
八、系统消息整体结构
系统消息分为最小系统信息(Minimum SI)和其它系统信息(other SI)两部分:
1、最小系统消息周期性广播,包括MIB和SIB1,是最基本的信息
a)主系统信息块(MIB)总数通过BCH信道以80ms为周期发送,在80ms内重复发送多次
b)SIB1通过DL-SCH信道周期发送,修改周期为160ms,在修改周期内可重复多次(默认重复周期20ms)
2、其它系统消息包括所有没有在最小系统信息中广播的系统消息,可以广播下发(idle/inactive)、也可以通过RRC专用信令下发(connected),可以周期广播、也可以基于UE请求下发(即on demand发送方式)
3、SIB
SIB type | 内容 |
SIB2 | 小区重选公共信息:同频、异频、异系统 |
SIB3 | 只包括同频小区重选的相关信息。这个IE包括cell specific小区重选参数,以及黑名单小区列表 |
SIB4 | 只包括异频小区重选的相关信息。包括NR频率,以及异频邻小区向信息。这个IE包括对于一个频点的公共信息、以及cell specific的参数 |
SIB5 | 只包括异系统小区重选相关信息,包括E-UTRA频率、以及E-UTRA邻小区相关信息。这个IE包括某个频点上所有小区公共的小区重选参数 |
SIB6 | ETWS主通知 |
SIB7 | ETWS辅通知 |
SIB8 | CMAS通知 |
SIB9 | GPS时间和UTC相关信息。UE用这些参数获取UTC/GPS/本地时间 |
4、MIB
序号 | 功能 | 参数名称 | 说明 |
1 | 帧定时 | SFN(6bit) | 6MSB,其余4LSB通过PBCH扰码获得终端根据SFN确定系统帧界 |
2 | 小区禁止功能 | cellbarred(1bit) | 指示UE能否驻留在这个小区,适用于所有场景,如NSA/拥塞控制,对所有PLMN都适用 |
intraFreqReselection(1bit) | 当小区被禁止时,指示是否更改小区所处频点的所有小区都不可以选择 | ||
3 | RMSI调度 | subCarrierSpacingCommon(1bit) |
适用于SIB1、初始接入的MSG2 AND 4、以及SImessages的子载波间隔。 小于6GHz时,可以使用15/30KHz 大于6GHz时,可以使用60/120KHz |
pdchConfigSIB1(8bit) | 指示RMSI的控制信道资源集合的时频资源位置、周期等 | ||
4 | SSB和RMSI PRB的RE偏移 | ssb-snbcarrieroffset(4bit) | 指示SS/PBCH block与RMSI PRB之间RE级别的偏移值 |
5 | DMRS位置 | dnrs-typeA-Position(1bit) | 指示数据信道的前置DMRS(typeA)的起始符号位置,为一个时隙的第三个符号或者第四个符号 |
6 | 预留 | spare 11bit | 为后续演进(RAN2) |
如果不能获得Essential system information(MIB 和 SIB1),那么UE认为这个小区被barred
5、一个同步信号块由PSS/SSS和PBCH组成,带宽为20个PRB,占用4个OFDM符号
NR中的PBCH内容可以划分为两部分:
1)在80ms内不变的内容,由高层提供内容
2)在80ms内改变的内容,由物理层生成(8bits),这部分内容包括:
a)如果Lssb=64:SS/PBCH block序号的3bits MSB。否在1bit Kssb MSB,其余2bits预留
b)1bit系统半帧指示
c)系统帧号的4bits最低位比特(LSB)
Kssb:sync raster与channel raster之间的RE级别偏移
Lssb:半帧中SS/PBCH数量
PBCH的生成:
a)加扰:扰码序列由小区ID以及倒数第二、第三位SFN确定
b)CRC校验
c)编码
d)速率匹配
6、SIB1
序号 | 功能 | 参数名称 | 说明 |
1 | 小区选择参数 | cellSelectionInfo | 包括q-RxlevMin、q-RelevMinoffset、q-RxlevMinSUL、q-QualMin、q-QualMinOffset |
2 | 小区接入相关信息 | cellAccessRelateInfo | PLMN-IdentifyList、RANNotificationAreaCode、reservedForFutareUse |
3 | 连接建立失败控制 | ConnEstFailConfig | 其中connEstFailCount指示UE启动connEstFailOffSet前,在同一个小区T300超时的次数;connEstFailOffSetVatlidity指示UE应用connEstFailOffSet的时长 |
4 | SI调度信息 | si-SchedulingInfo |
SI调度信息(SI周期、mgsping、是否在广播、valueTay) SI window长度 SI请求配置信息与RACH preamble和RO Occasion之间对应关系 SIAID |
5 | 服务小区公共配置 | servingCellConfig-CommonSIB | |
6 | UE timer AND constants | ue-TimersANDConstants | 包括T300、T301、T310、T311、N310、N311 |
7 | 是否支持ims-EmergencySupport | ims-EmergencySupport | |
8 | 是否支持elallOverIMS-Support | elallOverIMS-Support | |
9 | 接入控制参数 | uac-BarringInfo |
其中uac-BarringForCommon指示了适用于所有接入控制类别的参数 uac-BarringPerPLMN-List指示了对于不同接入类别不同PLMN的不同参数 uac-BarringInfoSetList指示接入控制参数集 |
九、按需系统信息请求-MSG1 AND MSG3 based
1、MSG1 based SI request
a)使用特定的RAP和RO请求相应的SI message,最小请求粒度是SI message
b)UE通过RA-RNTI接收MSG2(仅包括RAPID)
c)Power ramp ing、及BI indicator与RACH相同
d)RACH失败后何时再发起SI request取决于UE实现
2、MSG3 based SI request
a)为SI请求定义了一个新的RRC消息:RRCSystemInfoRequest
b)通过SRBD发送,不会携带UE_ID
c)MSG4携带包括MSG3内容的MAC CE,即表示收到网络对SI request的确认
3、UE怎么知道使用MSG1还是MSG3请求
Other SI广播方式可以分为周期广播、基于MSG1的按需请求、基于MSG3的按需请求:
a)一直周期广播的SI消息:si-BroadcastStatus = broadcast(该SI正在广播)
b)UE请求后,网络在一段时间内临时广播的SI消息:si-BroadcastStatus = broadcast
c)需要On demand(按需)请求的SI消息:si-BroadcastStatus = ondemand
如果网络在SIB1中配置了请求该SI message所需的SI请求资源(si-Request-Config),那么UE使用MSG1方案进行系统信息请求 |
如果网络未配置请求该SI message所需的SI请求资源(si-Request-Config),那么UE使用MSG3方案进行系统信息请求 |
十、Area specific SI
相近小区会有部分系统消息相同,终端根据area id + value tag判断是否可以重用SI
1、某SIB(不包括SIB1)可以为cell/area specific,即该SIB可以在一个区域内重用,UE在该区域内移动时发现该SIB的value Tag没变,则无需再次读取该SIB
2、一个小区只能属于一个SIA(System Information Area),所属SIAID适用于该小区内的所有area specific SIB
3、SIA由多个小区构成,在PLMN内唯一
4、valueTag per SIB(5bits)
5、要求UE有一定的存储能力,但具体如何存储以及存储多长时间,取决于UE实现