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5G无线网络信令流程
网络 4G/5G
在NSA组网下,gNodeB不需要广播RMSI,RMSI中的内容通过RRC信令(由LTE发送)在UE开始接入NR前发生给UE。

一、5G初始接入

1. 开机入网概述

初始无线接入:当UE开机后,它的首要任务就是要找到无线网络并与无线网络建立连接,需要如下步骤;

  • 获得上下行同步:侦听网络获得下行同步;随机接入,获取上行同步;
  • 收发消息,建立连接

ATTACH:

  • 建立UE与核心网之间相同的移动性上下文;
  • 建立UE与核心网之间的缺省承载
  • 通过EPS ATTACH流程,UE还可以获取到网络分配的IP地址

公共流程:

  • 鉴权过程和安全模式过程

2. 初始接入流程概述

在NSA组网下,gNodeB不需要广播RMSI,RMSI中的内容通过RRC信令(由LTE发送)在UE开始接入NR前发生给UE;

3. 系统消息广播概述

NR同步和系统消息广播包括:PSS/SSS,PBCH,RMSI和QSI等;

  • PSS/SSS用于UE进行下行时钟同步,并获取小区的Cell ID
  • PBCH(携带了MIB)用于UE获取接入网络的最基本信息,主要是通知UE在何处接收RMSI消息;
  • RMSI(SIB1)用于广播初始BWP信息,初始BWP中的信道配置,TDD小区的半静态配比已经其他UE接入网络的必要信息等。
  • OSI,用于其他小区信息的广播(目前NSA组网下没有用到这里的内容)

为了支持massive MIMO,所有的广播信道和信号都支持进行波束扫描。

4. 广播信道波束扫描

广播波束最多设计为N个方向固定的波束。通过在不同时刻发送不同的波束完成小区的广播波束覆盖,UE通过扫描每一个波束,获得最优波束,完成同步和系统消息的解调。

5. MIB的信息内容

5G的MIB一个最重要的作用就是通知UE如何获取SIB1消息。

在38.213中定义了10张表,UE需要根据SSB的子载波间隔,MIB中的SubcassierSpaceCommon参数,以及频段对应的小区的最小带宽来确定选择哪张表,然后通过pdcch-ConfigSIB1中的高4bit选择表中的哪一行。

Number of RB CORESET:该参数定义了初始BWP中CORESET的RB数,同时也定义了初始BWP的带宽。目前协议之定义了三种带宽:24,48和96RB。Number of Symbols CORESET:该参数定义了初始BWP中CORESET的符号数,取值范围为1-3;

offset(RBs)该参数定义了初始BWP中CORESET的起始RB与SSB的RB0之间的偏移,见解定义初始BWP的频域位置。

6. MIB的信元

7. SIB1信元解析

8. SIB1消息

SIB1消息主要广播UE初始接入网络时需要的基本信息,包括初始SSB相关信息,初始BWP信息,下行信道配置等。

SIB1中会广播实际中发送的SSB的数目;UE需要根据这个信息对SSB进行rate matchhing;

此外,SIB1中还广播cell-specific的配比信息。

UE需要根据自己搜索到的SSB index的位置,获取对应位置上的SIB1消息。

在NSA中,不广播SIB1消息;SIB1承载的内容,在RRC重配置消息中通过LTE下发UE。

9. 其他广播消息

包括SIB2-SIBn

QSI承载在PDSCH

支持周期性广播

  • 具有相同传输周期的SIBs,映射到相同的SI message中。
  • 不同传输周期的SIBs不能映射到同一个SI message中。

具有相同传输周期的SIBs可以映射到不同的SI message中。

支持ODOSI广播

在RRC CONNECTED状态的UE,通过专用信令来请求和传递OSI,具体流程待协议明确

在RRC IDLE或RRC INACTIVE状态的UE;如果SIB1中指示支持ODOSI,则通过MSG1请求OSI,否则,通过MSG3请求OSI,具体细节待协议明确;

10. 随机接入

触发RA的事件有如下几类:

  • 初始RRC连接建立
  • RRC连接重建
  • 切换
  • 失步状态下行数据到达
  • 失步状态上行数据到达。
  • NSA接入。UE在LTE小区接入后,添加NR小区时,在NR发起RA。
  • 基于RA请求SI(系统消息)。UE需要请求特定SI时会发起RA。
  • UE从RRC_INACTIVE到RRC_CONNECTED状态。
  • 波束恢复,当UE PHY层检测到波束失步时,会通知UE MAC发起RA。

NR中的随机接入流程与LTE的基本相同,通过发送preamble启动接入过程,接入过程也分为竞争接入和非竞争接入(通过使用不同类型的preamble来区分)

11. 随机接入冲突解决

12. 随机接入中的上行同步

UE通过随机接入建立或恢复上行同步,新开机,空闲态UE,失步态UE以切换入UE都通过随机接入完成和gNodeB的上行同步,进入同步态。

gNodeB根据Random Access Preamble测量得到UE侧的定时偏移,通过RAR消息携带给UE。

二、5G NSA信令流程

1. NSA总流程

NSA

2. NSA下行数据分流

NSA

3. NSA辅站添加流程

NSA

4. 测量控制及测量报告上报

NSA

NSA

▼网管信元

5. 辅站添加

6. 空口辅站添加信令流程

NSA

7. gNR侧的随机接入

UE在LTE侧发送RRC廉洁重配置完成后,就会尝试接入NR;

以下三条信令因为是层1信令,所以无法通过LMT进行跟踪。

NSA模式下,NR空口是没有SRB的,只有DRB,所有的TTC信令只能通过LTE传送。下图MSG3,只有MAC CE,是不包含RRC信令的。

NSA

8. 辅站添加流程

NSA

9. 核心网侧的传输地址更新

NSA

10. NSA辅站修改(主站触发)

NSA

11. NSA辅站修改(辅站触发)

NSA

12. 主站触发的辅站释放

NSA

13. 辅站触发的辅站释放

 

三、5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

 

5G移动性信令流程

5G移动性信令流程

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5G移动性信令流程

责任编辑:赵宁宁 来源: 前景理论
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