LTE-RRC协议分层及状态转换详解
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LTE-RRC-流程图-详细1 RRC 连接过程中的子状态间的跃迁初搜(小区选择)WCAACCIDL (小区重选)CON HO任意状态NULL1152317118671013451691214图1 子状态跃迁1.1 子状态描述表1:LTE 中各子状态说明状态子状态 状态描述空闲NULL(空状态)初搜UE一开机先进入此状态,通过附着和注册过程,接收寻呼消息和系统信息,完成PLMN选择和小区选择、初始下行同步。
IDLE连接ACC(随机接入)当UE接收到高层配置的连接建立请求消息,根据连接建立原因判断小区是否被禁止。
若小区不被禁止,UE的RRC负责配置无线资源和无线信道,通过原语通知MAC初始随机接入进程,建立上行同步。
WCA(等待激活接入)当接收到MAC来的随机接入响应的指示消息,通知高层建立RRC连接,并建立SRB1。
CON(正常连接状态)初始安全性激活,配置AS密钥和相关参数,并配置低层进行加密和完整性保护所需要的相关密钥和参数。
负责连接重配置,建立SRB2和DRBs,完成UE和E-UTRAN之间的无线链路建立。
当UE和E-UTRAN之间的无线链路建立起来后,可以进行正常的数据通信过程HO(切换)执行同频、异频小区间的切换,主要是通过重配置消息里的MobilityControlInfo来实现。
1.2 子状态跃迁描述“1”:任意状态->NULL,“2”:NULL->初搜,“3”:初搜->NULL,“4”:初搜->IDL,“5”:IDL->初搜,“6”:IDLE->ACC,已经小区驻留的UE通过原语RR_ESTABLISH_REQ收到高层的业务请求或是对寻呼的响应而发起的RRC连接建立,通过原语CMAC_RANDOM_ACC_REQ请求MAC进行随机接入,进入ACC子状态。
“7”:ACC->IDL,在ACC子状态的UE,当收到高层发起的突然中断连接请求,或是T300超时,RRC子层放弃连接建立过程,返回IDL子状态。
RRC协议分析1 RRC结构框架图1.1 UE的状态和状态转移1.1.1 E-UTRAN中的状态E-UTRAN中的RRC状态分为:RRC_IDLE和RRC_CONNECTED两种状态的定义和分别执行的动作:RRC_IDLE定义:没有建立RRC连接。
动作:1.高层提供的服务:高层为UE配置特定的DRX.;2.移动性控制:由UE来控制UE的移动性;3.UE执行的动作:监听寻呼信道检测寻呼和系统信息的更改;如果UE是ETWS用户,则同时检测ETWS通知,如果UE是CMAS用户,则同时检测CMAS通知。
(CMAS:商用手机预警系统);完成邻近小区测量和小区重选;获取系统信息。
RRC_CONNECTED定义:RRC连接建立动作:1.UE和网络之间的交互:UE接收或传送单播数据;2.在低层,UE将使用高层配置的特定的DRX;(At lower layers, the UE may beconfigured with a UE specific DRX.)3.移动性控制:由网络来控制UE的移动性,例如:对于GERAN的切换使用的是可选网络援助的小区更改指令(NACC)。
4.UE执行的动作:监听寻呼信道或系统信息块1,来检测系统信息的改变;如果UE是ETWS用户,则检测ETWS通知,如果UE是CMAS用户,则检测CMAS通知;监听与共享数据信道相关的控制信道,从而来决定是否为共享信道调度了数据;提供信道质量和反馈信息;获得系统信息;执行邻近小区测量以及测量报告。
图2-1 3GPP中E-UTRA状态和异RAT移动性过程1.2 RRC的服务和主要功能1.2.1 RRC的服务(1)RRC向高层提供的服务:-- 广播公共控制信息;-- 在RRC_IDLE模式下给UE的通知,例如:被叫;ETWS和CMAS的通知;-- 传输专用控制信息,例如给一个特定的UE传输信息。
(2)RRC期待来自低层的服务:-- 来自PDCP的服务:完整性保护和加密;-- 来自RLC的服务:可靠的和顺序传输信息,无信息的重复应用,同时支持数据的分割和连接。
5.2 系统信息5.2.1 介绍5.2.1.1 概述系统信息分成MasterInformationBlock(MIB)和若干个SystemInformationBlocks (SIBs)。
MIB 包括有限个最重要、最常用的传输参数(当从小区中获得其它的信息时需要这些传输参数);SIB在BCH信道上传输。
除了SystemInformationBlockType1,其它SIBs都是在SystemInformation (SI)消息中传送,而SIB到SI消息的映射是根据SystemInformationBlockType1中的schedulingInfoList参数而灵活配置;配置需要遵循一些约束,包括1)每个SIB只能映射到一个SI 消息中,2)只有具有相同调度要求(周期)的SIB能映射到相同的SI消息,3)SystemInformationBlockType2总是可以映射到对应于schedulingInfoList中SI消息列表第一个条目的SI消息。
可能会有多个SI消息以相同的周期进行传输。
SystemInformationBlockType1和所有的SI消息是在DL-SCH信道上传输。
物理层对SIB的大小进行了限制。
如果使用DCI format 1C,SIB最大可以是1736比特(217字节);如果是DCI format 1A,上限是2216比特(277字节)。
5.2.1.2 调度MIB使用一种固定的、周期为40 ms 的调度;如果需要,可以在40 ms时间内重传。
MIB 的第一次传输是安排在无线帧的子帧#0 中,其中系统帧号SFN mod 4 = 0,同时重传是安排在其它所有无线帧的子帧#0中。
SystemInformationBlockType1应用一种固定的、周期为80 ms的调度;如果需要,可以在80 ms时间内重传。
SystemInformationBlockType1的第一次传输是安排在无线帧的子帧#5中,其中满足系统帧号SFN mod 8 = 0,同时重传是安排在其它所有无线帧的子帧#5中,其中满足系统帧号SFN mod 2 = 0。
5G RRC状态及其转换5G总体架构如下:AMF/UPF AMF/UPF€8NG-RAN在上图中有几个关键的术语,做个简单的介绍。
eNB:通过S1接口连接到EPC的4G站点;ng-eNB:通过NG接口连接到5GC的4G站点;gNB:通过NG接口连接到5GC的5G站点;en-gNB:通过S1接口连接到EPC的5G站点。
在5G网络中,定义了三种RRC状态,相比LTE新增了 RRC_INACTIVE状态,三种状态的相互转化关系如下:RRC_IDLE 状态•UE特定DRX可以由上层配置;•基于网络配置的UE移动性;•UE的动作:1.监控通过口6通过P-RNTI传输的短消息;2.使用5G-S-TMSI监视用于CN寻呼的寻呼信道;3. 执行相邻小区测量和小区(重新)选择;4.获取系统消息并可以发送SI请求(如果配置)。
5.记录可用测量以及记录测量配置UE的位置和时间。
RRC_INACTIVE 状态•UE特定DRX可以由上层或RRC层配置;•基于网络配置的UE控制移动性;•UE存储接入层的不活动上下文;•RRC层配置基于RAN的通知区域;•UE动作:1.监控通过口6通过P-RNTI传输的短消息;2.使用5G-S-TMSI监视CN寻呼信道,并使用fuiii-RNT运行寻呼;3. 执行相邻小区测量和小区(重新)选择;4.定期执行基于RAN的通知区域更新,并且当移动到配置的基于RAN的通知区域之外时;5.获取系统信息并可以发送SI请求(如果配置)。
6.记录可用测量以及记录测量配置ue的位置和时间。
RRC_CONNECTED 的状态• UE存储AS上下文;•向或从UE传送单播数据;•在低层,UE可以配置有UE特定的DRX;•对于支持CA的UE,使用与SpCell聚合的一个或多个SCells以增加带宽;•对于支持DC的UE,使用与MCG聚合的一个SCG来增加带宽;•网络控制的NR内和E-UTRA之间的移动性;•UE的动作:1.通过口6监控携带P-RNTI短消息的传输;2.监视与共享数据信道相关联的控制信道,以确定是否为其调度了数据;3.提供信道质量和反馈信息;4.执行相邻小区的测量和测量报告;5.获取系统信息。
看协议学4G--RRC状态和功能本文根据3GPP R17 TS36.300 7.2节编译整理4G(LTE)网络无线协议栈中RRC子层是协议最高层,负责无线资源控制和管理;4G网络中终端(UE)RRC有Idle和Connected两种状态。
它们定义如下:一、RRC子层服务和功能•- 广播与非接入层(NAS)相关系统信息;•- 广播与接入层(AS)相关系统信息;•- 寻呼;•- UE和E-UTRAN之间RRC连接的建立、维护和释放,包括:o- 在UE和E-UTRAN之间分配临时标识符;o- 用于RRC连接的信令无线电承载的配置:•- 低优先级SRB和高优先级SRB;•- 对于NB-IoT,AS安全激活前支持UE专用SRB,AS安全激活后仅支持UE专用SRB;•- 对于支持S1-U数据传输或用户平面CIoT EPS优化的NB-IoT UE,如TS 24.301[20]中所定义;要么•- 对于支持NG-U数据传输或用户平面CIoT 5GS优化的NB-IoT UE,如TS 24.501[91]中所定义:o- 默认支持1个DRB,可选最多支持2个DRB;•- 对于支持用户平面CIoT EPS优化的UE,如TS 24.301[20]中所述;要么•- 对于支持用户平面CIoT 5GS优化的UE,如TS 24.501[91]中所述:o- RRC连接的暂停/恢复;•- 包括密钥管理在内的安全功能;•- 点对点无线电承载的建立、配置、维护和发布;•- 移动功能包括:o- UE测量报告和对小区间和 RAT 间移动性报告的控制;o- 切换;o- UE小区选择和重选以及小区选择和重选的控制;•- 切换时的上下文传输。
•- MBMS服务的通知和计数;•- MBMS业务无线承载的建立、配置、维护和释放;•- QoS管理功能;•- UE测量报告和报告控制;•- NAS直接消息传输到NAS或从NAS到UE。
二、进入RRC Idle状态终端可执行功能:•- PLMN选择;•- NAS配置的DRX;•- 系统信息广播;•- 寻呼;•- 小区重选移动性;•- UE应该已经分配了一个ID,它在跟踪区域中唯一标识UE;•- eNB和ng-eNB中没有存储RRC上下文(支持用户面CIoT EPS 优化的UE除外,如TS 24.301[20]和用户面CIoT 5GS优化,如TS 24.501[91]中指定,其中可以为恢复过程存储上下文);•- Sidelink通信传输和接收;•- Sidelink搜索和监控;•- V2X sidelink通信传输和接收;•- NR Sidelink通信传输和接收;•- MO-EDT;•- MT-EDT;•- 使用PUR传输。
RRC状态转换流程涉及RRC_IDLE态、RRC_INACTIVE态和RRC_ACTIVE态之间的转换。
以下是RRC状态转换的详细流程:1.RRC_IDLE态到RRC_INACTIVE态:UE处于空闲态时,会周期性地醒来接收来自网络的寻呼消息。
UE的行为包括监控PDCCH上的短信息传输(P-RNTI)、监控CN寻呼(5G-S-TMSI)、执行邻区测量、小区选择或小区重选、获取系统消息等。
当UE需要发起数据传输时,UE会从RRC_IDLE 态转移到RRC_INACTIVE态。
2.RRC_INACTIVE态到RRC_ACTIVE态:当UE处于非激活态,其行为不仅包括RRC_IDLE态的所有,还需要存储UE Inactive AS上下文,以及RAN区域同步。
传输数据。
当UE有数据需要发送时,会触发RRC重配置过程,进而从RRC_INACTIVE态转移到RRC_ACTIVE态。
3.RRC_ACTIVE态到RRC_INACTIVE态:在RRC_ACTIVE态,UE可以执行各种操作,如获取系统消息等。
当UE没有数据传输需求时,UE可以主动发起RRC释放过程,从RRC_ACTIVE态转移到RRC_INACTIVE态。
此外,当UE进入空闲态或处于非激活态时,也会触发上下文释放流程,将UE 的状态从RRC_ACTIVE态转移到RRC_IDLE态或RRC_INACTIVE态。
4.RRC_INACTIVE态到RRC_IDLE态:当UE处于非激活态并且没有数据传输需求时,UE可以主动发起释放过程,将UE的状态从RRC_INACTIVE态转移到RRC_IDLE态。
此外,当UE进入空闲态时,也会触发上下文释放流程,将UE的状态从RRC_INACTIVE态转移到RRC_IDLE态。
5.RRC_IDLE态到RRC_INACTIVE态:当UE处于空闲态时,会周期性地醒来接收可能来自网络的寻呼消息。
当网络触发的上下文释放流程发生时,例如gNodeB触发的释放、gNodeB中的定时器超时导致的切换及其他无线原因,gNodeB向MME发送UE Context Release Request消息;另一种是UE注销发起的上下文释放(核心网触发的释放) ,核心网触发的释放和无线触发的释放流程基本一样,主要区别在于无线触发的释放的第一条消息是gNodeB发起的释放请求。