5G无线网络信令流程

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：

//1、初始RRC连接建立

//2、RRC连接重建

//3、切换

//4、失步状态下行数据到达

//5、失步状态上行数据到达。

//6、NSA接入。UE在LTE小区接入后，添加NR小区时，在NR发起RA。

//7、基于RA请求SI（系统消息）。UE需要请求特定SI时会发起RA。

//8、UE从RRC_INACTIVE到RRC_CONNECTED状态。

//9、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。

 

5G NSA信令流程

1、NSA总流程

 

2、NSA下行数据分流

 

3、NSA辅站添加流程

 

4、测量控制及测量报告上报

▼网管信元

 

5、辅站添加

 

6、空口辅站添加信令流程

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。

8、辅站添加流程

9、核心网侧的传输地址更新

 

10、NSA辅站修改（主站触发）

 

11、NSA辅站修改（辅站触发）

 

12、主站触发的辅站释放

 

13、辅站触发的辅站释放

 

5G移动性信令流程