5G学习笔记之NG-RAN系统架构（2）

参考资料：3GPP 38.401 第8章《Overall procedures in gNB-CU/gNB-DU Architecture》

NG-RAN系统架构文章链接：
      5G学习笔记之NG-RAN系统架构（1）
      5G学习笔记之NG-RAN系统架构（2）
      5G学习笔记之NG-RAN系统架构（3）

1. UE初始接入

（1）流程图

（2）简要说明

   ① UE向gNB-DU发送RRCSetupRequest消息。
   ② UE在允许接入的情况下， gNB-DU向gNB-CU发送INITIAL UL RRC MESSAGE TRANSFER消息，其中包含了RRC message和底层配置给UE的相关信息。该消息中携带了gNB-DU分配给UE的 C-RNTI。
   ③ gNB-CU向gNB-DU发送DL RRC MESSAGE TRANSFER消息，其包含了gNB-CU分配给UE的 gNB-CU UE F1AP ID和RRCSetup消息。
   ④ gNB-DU向UE透传来自gNB-CU的RRCSetup消息。
   ⑤ UE向gNB-DU发送RRC CONNECTION SETUP COMPLETE消息。
   ⑥ gNB-DU向 gNB-CU发送UL RRC MESSAGE TRANSFER消息，其中携带了RRC message。
   ⑦ gNB-CU向AMF发送INITIAL UE MESSAGE消息。
   ⑧ AMF向gNB-CU发送 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息。
   ⑨ gNB-CU向gNB-DU发送 UE CONTEXT SETUP REQUEST消息，其可能携带了 SecurityModeCommand。
   ⑩ gNB-DU向UE发送 SecurityModeCommand。
   ⑪ gNB-DU向gNB-CU发送 UE CONTEXT SETUP RESPONSE。
   ⑫ UE向gNB-DU发送 SecurityModeComplete。
   ⑬ gNB-DU向gNB-CU发送 UL RRC MESSAGE TRANSFER，其中携带了 RRC message。
   ⑭ gNB-CU向gNB-DU发送DL RRC MESSAGE TRANSFER，其中携带RRCReconfiguration。
   ⑮ gNB-DU向UE发送RRCReconfiguration消息。
   ⑯ UE向gNB-DU发送RRCReconfigurationComplete消息。
   ⑰ gNB-DU向gNB-CU发送UL RRC MESSAGE TRANSFER消息，并携带RRC message。
   ⑱ gNB-CU向AMF发送INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE消息。.
 

2. gNB-CU内的移动性管理

（1）Intra-NR移动性管理

      该过程用于UE从一个gNB-DU移动到同一个gNB-CU下的gNB-DU的场景。

   ① UE向源gNB-DU发送MeasurementReport消息。
   ② 源gNB-DU向gNB-CU发送UL RRC MESSAGE TRANSFER，并携带MeasurementReport消息。
   ③ gNB-CU向目标gNB-DU发送UE CONTEXT SETUP REQUEST消息，以此创建UE上下文和建立一个或多个数据承载。 UE CONTEXT SETUP REQUEST消息中携带了 HandoverPreparationInformation。
   ④ 目标gNB-DU向gNB-CU发送UE CONTEXT SETUP RESPONSE。
   ⑤ gNB-CU向源gNB-DU发送UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST消息，其中携带了 RRCReconfiguration消息，并指示停止UE数据的传输。源gNB-DU向gNB-CU发送Downlink Data Delivery Status帧信息，以告知gNB-CU未发送的UE的下行数据信息。
   ⑥ 源gNB-DU转发RRCReconfiguration消息给UE。
   ⑦ 源gNB-DU向gNB-CU发送UE CONTEXT MODIFICATION RESPONS消息。
   ⑧ UE向目标gNB-DU发起随机接入过程。
   ⑨ UE向目标gNB-DU发送RRCReconfigurationComplete消息。
   ⑩ 目标gNB-DU向gNB-CU发送UL RRC MESSAGE TRANSFER消息，其中携带RRCReconfigurationComplete消息。至此，开始传输上下行数据。
   ⑪ gNB-CU向源gNB-CU发送UE CONTEXT RELEASE COMMAND。
   ⑫ 源gNB-DU释放UE上下文，并向gNB-CU回复UE CONTEXT RELEASE COMPLETE消息。

（2）EN-DC移动性管理（MCG SRB）：
      该过程用于EN-DC架构下仅MCG SRB可用时，UE从一个gNB-DU移动到同一个gNB-CU下的另一个gNB-DU的场景。

 

3. 丢失PDU的集中重传机制

该机制适用于多连接场景，一个UE至少与两个gNB-DU建立了多条DRB。

   前提条件：UE与gNB-DU1和gNB-DU2连接已建立，且能收发数据。

   ① gNB-DU1检测到UE未在gNB-DU1的无线覆盖范围内；
   ② gNB-DU1通过F1-U向gNB-CU发送Radio Link Outage通知消息。该消息中可携带gNB-CU重传PDCP PDU包的信息，如最大已发送NR PDCP序列号，丢失的NR-U序列号。
   ③ gNB-CU将数据流传输切换到gNB-DU2，并在gNB-DU2上重传gNB-DU1未传输成功的PDCP PDU包。gNB-CU不再往gNB-DU1上发送数据。UE和gNB-DU1之间的链路可以保留。
   ④ gNB-CU开始向gNB-DU2发送数据，包括新的PDU和重传PDU。
   ⑤ 若gNB-DU1检测到与UE的无线连接已恢复，可向gNB-CU发送Radio Link Resume通知消息。
   ⑥ gNB-CU根据具体实现决定是否继续通过 gNB-DU1传输数据。
 

4. 多连接操作

（1）辅助接点添加
（2）辅助接点释放
 

5. F1启动和小区激活

（1）流程图

（2）简要说明

   前提条件：OAM已配置gNB-DU及其小区；gNB-DU与gNB-CU已存在TNL连接。

   ① gNB-DU向gNB-CU发送F1 SETUP REQUEST消息，并携带将要激活的小区列表；

   ② gNB-CU需确保与核心网之间的连接。为此，gNB-CU可能发起NG Setup或gNB Configuration Update 过程。

   ③ gNB-CU向gNB-DU发送F1 SETUP RESPONSE消息，携带已激活小区列表（可选）。
       ★★ 在该消息小区列表的小区表示小区已激活；不在该消息小区列表中的小区表示小区未激活。
       ★★ 已激活小区处于不在服状态，直到 gNB-DU指示小区在服。
       ★★ gNB-DU向gNB-CU发送gNB-DU Configuration Update过程，指示哪些小区在服，哪些小区不在服。
       ★★The gNB-DU may also indicate cell(s) to be deleted, in which case the gNB-CU removes the corresponding cell(s) information.

   ④ gNB-CU可向gNB-DU发送GNB CU CONFIGURATION UPDATE，携带已激活小区列表（可选）。

   ⑤ gNB-DU向NB-CU回复 GNB CU CONFIGURATION UPDATE ACKNOWLEDGE消息，并携带未成功激活的小区列表（可选）。
       ★★ gNB-CU认为所有激活小区处于不在服状态，直到gNB-DU指示其在服。

   ⑥ gNB-CU可向邻NG-RAN发起Xn建立，或向邻eNB发起EN-DC X2建立。

（3）NOTE：

• 对于 NG-RAN，若F1 SETUP RESPONSE并未激活任何小区，则步骤②可在步骤③后执行。
• gNB-CU决定小区是否激活，并通过 F1 SETUP RESPONSE，GNB DU CONFIGURATION UPDATE ACKNOWLEDGE，或 GNB CU CONFIGURATION UPDATE将小区状态告知给gNB-DU。
• gNB-DU通过GNB DU CONFIGURATION UPDATE 将小区是否在服状态告知给gNB-CU。
• 若gNB-DU认为一个或多个小区不能运行，则删除相关消息，并通过GNB DU CONFIGURATION UPDATE把删除小区告知gNB-CU。
   

6. RRC状态转换

（1）UE连接态 —> UE去激活态

（2）UE去激活态 —> 其它状态

   ① 若收到来自5GC的数据时，gNB-CU向gNB-DU发送PAGING消息；
   ② gNB-DU发送paging消息给UE；
   ③ 当UE收到RAN-based paging, 或者UL data到达，或者RNA update时，UE向gNB-DU发送RRCResumeRequest消息；
   ④ gNB-DU向gNB-CU发送INITIAL UL RRC MESSAGE TRANSFER消息，其中携带RRCResumeRequest消息；
   ⑤ 除了由于信令交换引起的转换外，gNB-CU给gNB-DU发送UE CONTEXT SETUP REQUEST，并给UE分配一个gNB-CU UE F1AP ID。该消息中可能包含：SRB ID 、DRB ID，或者存储在gNB-CU或从旧的NG-RAN获取的CellGroupConfig。
   ⑥ gNB-DU向gNB-CU回复UE CONTEXT SETUP RESPONSE消息，并携带由gNB-DU提供的SRB、DRB配置。
   ⑦ gNB-CU向gNB-DU发送DL RRC MESSAGE TRANSFER消息，并携带RRCResume，RRCSetup，RRCReject，或者RRCRelease消息，和SRB ID。
   ⑧ gNB-DU在SRB0或SRB1上向UE发送RRC消息。到底是在SRB0还是SRB1上发送消息，由步骤7中携带的SRB ID决定。
   ⑨ UE向gNB-DU发送RRCResumeComplete或RRCSetupComplete消息。
   ⑩ gNB-DU向gNB-CU发送UL RRC MESSAGE TRANSFER消息，其中携带了RRC消息。

NOTE：

• 只有当有DL数据到达时，才会有步骤①②。
• 当gNB-CU找到并验证了UE上下文的有效性后，可让UE进入RRC激活态。gNB-CU触发UE Context Setup过程，以建立SRB1、SRB2和DRB。
• 对于UE inactive向UE Idle态转换，gNB-CU不触发UE Context Setup过程。
• 在步骤7中，gNB-CU根据具体的情况，发送不同的RRC消息。
  ① 对于UE inactive向active转换的情况（包括仅信令交换和UP数据交换），发送RRC resume 消息；
  ② 对于建立新的RRC连接，发送RRC setup消息；
  ③ 从inactive态到Idle态，不挂起相关配置，发送 RRC release消息；
  ④ 仍处于inactive态，挂起相关配置，发送 RRC release消息。（不知道这写的什么。。）
   

7. RRC连接重建立

 

8. Multiple TNLAs for F1-C

   ① gNB-DU利用已配置的TNL地址与gNB-CU建立第一个TNLA。
   ②③ TNLA建立完成之后，gNB-DU发起F1 Setup过程，以便于交换应用层数据。
   ④⑤ 若有需要，gNB-CU可发起gNB-CU Configuration Update过程。该过程可添加辅助TNL端点、修改和释放TNLA。

NOTE：

• F1AP UE TNLA binding：对于一个给定的UE，在F1AP UE关联与特定TNLA之间的绑定。
• 当 F1AP UE TNLA binding创建之后，gNB-CU可通过在另一个TNLA上发送该UE的F1AP消息，以此来更新绑定。gNB-DU收到消息后，将F1AP UE TNLA绑定更新到新的TNLA。