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NR随機接入之MSG3

NR随機接入之MSG3

1.MSG3的作用

  1)向基站提供UE的合法身份辨別以完成接入,擷取相應的注冊服務

  2)攜帶發起競争随機接入(CBRA)的原因,如EstablishmentCause、ResumeCause等

2.MSG3類型

  MSG3可以分為兩種類型:CCCH SDU、C-RNTI MAC CE + [other],如表1所示。圖中未标明C-RNTI MAC CE的,均為CCCH SDU。CCCH SDU承載在SRB0上,使用RLC TM模式,在實作時,可在RRC與MAC之間直接互動。這兩種類型除系統消息請求外均需要攜帶UE的身份辨別,這是因為系統消息是廣播發送的,小區内所有UE均可接收,且UE也不需要進入RRC連接配接态。Note:競争同步重配和其他連接配接态的的CBRA的MSG3類型一緻,這裡為了強調切換這種場景,故單獨進行了描述。

表1 NR MSG3内容

NR随機接入之MSG3

(1)RRCSetupRequest(48bits)

  該信元用于處于RRC Idle态的UE建立RRC連接配接,使用5G-S-TMSI(5G S-Temporary Mobile Subscription Identifier)的高39bits或者39bits随機值作為UE的身份辨別。5G-S-TMSI由AMF Set ID、AMF Pointer 以及5G-TMSI組成,具體結構如下所示,從其結構組成中可以看出,5G-S-TMSI在AMF内是唯一的。

[5G-S-TMSI] = [AMF Set ID][AMF Pointer][5G-TMSI]

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圖1 RRCSetupRequest信元 (2)RRCResumeRequest和RRCResumeRequest1

  該信元用于處于RRC Inactive态的UE恢複RRC連接配接。RRC Inactive是LTE的基礎上新增的一種RRC狀态,此狀态的UE僅斷開AS連接配接,NAS層連接配接依然保持,同時基站也會儲存UE的上下文資訊。是以UE建連時,與Idle态相比,基站不需要再次擷取UE能力,不需要重配安全等流程,縮短了接入過程的時延;與connected态相比,不需要測量上報、切換等流程,利于終端節能。UE的Inactive态是由基站控制的,基站可以根據UE目前承載的業務屬性、支援的最大使用者容量等資訊進行判決是否通知connected态UE進入RRC Inactive态。基站通過攜帶參數suspendConfig的RRCRelease消息通知UE進入Inactive态。UE收到該消息後,會存儲C-RNTI、RB等資訊,并挂起除SRB0外的所有RB。當下列事件發生時,UE發起連接配接恢複流程:

✓ 存在需要發送的NAS信令或其他上行資料

✓ 收到NG-RAN paging(如果收到的是核心網paging,UE進入Idle态建連)

✓ RNA更新

  UE可以通過RRCResumeRequest或RRCResumeRequest1向基站請求恢複連接配接。這兩個信元的差別展現在參數resumeIdentity,RRCResumeRequest1使用的是40bits的fullI-RNTI,RRCResumeRequest使用的是24bits的shortI-RNTI,基站在suspendConfig會将這兩種RNTI全部通知給UE。UE則根據SIB1中的參數useFullResumeID置是/否為TRUE,來選擇RRCResumeRequest1或RRCResumeRequest。fullI-RNTI由gNB ID和UE ID兩部分組成,可以根據系統部署情況,靈活設定這兩者各自占用的Bit數;shortI-RNT是由full-RNTI截斷形成;一般營運商僅使用其中一種。

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圖2 RRCResumeRequest信元

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圖3 RRCResumeRequest1信元 (3)RRCReestablishmentRequest   該信元用于RRC Connected态、已激活AS側安全、且建立了SRB2和至少一個DRB的UE繼續保持RRC連接配接态。當下列事件發生時,UE發起連接配接重建流程:

✓ MCG無線鍊路失敗(MAC随機接入失敗屬于該分支)

✓ MCG同步重配失敗,如切換失敗

✓ 從NR小區移動到其他小區失敗

✓ SRB1或SRB2完整性校驗失敗(RRCReestablishment消息除外,因為這會産生死循環)

✓ RRC重配失敗

  重建請求通過參數ReestabUE-Identity辨別UE的身份,該參數包含(原)小區的PCI、UE C-RNTI等資訊,如圖4所示。

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圖4 RRCReestablishmentRequest信元 (4)RRCSystemInfoRequest

  該信元用于非RRC Connected的UE請求OSI(除MIB和SIB1外的其他系統消息)。基站可以根據自身政策(如節能考慮)、部署場景(不同UE對OSI的需求可能不同)等來選擇是按需發送OSI還是周期發送OSI。如果選擇按需發送OSI,且未配置專用RACH資源,則UE需要某個系統消息時,就需要發起MSG3為RRCSystemInfoRequest的競争随機接入。RRCSystemInfoRequest-IEs->requested-SI-List中系統消息的順序與SIB1->SchedulingInfo->schedulingInfoList的順序一緻。當下列事件發生時,UE發起系統消息請求流程:

✓ 小區選擇

✓ 小區重選

✓ 進入小區覆寫範圍

✓ 同步重配完成後

✓ 從其他RAT進入NR小區

✓ 收到系統消息更新訓示

✓ 收到PWS(公衆預警系統)通知,如ETWS 、CMAS

✓ UE沒有收到有效OSI

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圖5 RRCSystemInfoRequest信元 (5)C-RNTI MAC CE

  對于RRC Connected态UE發起的競争随機接入,MSG3均為C-RNTI MAC CE,該C-RNTI可能是原小區配置設定,也可能為目标小區配置設定的,即切換場景。

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圖6 C-RNTI MAC CE

3.MSG3資源

  MSG3的資源配置設定在MSG2中介紹了部分,這裡從MSG3與其他PUSCH排程差別的角度,再補充下。

1)時域資源配置設定

✓ MSG3不支援slot aggregation

✓ MSG3對應的PUSCH排程需要在K2的基礎上,額外添加Δ的處理時延

✓ RAR UL grant可以使用Default A PUSCH時域資源配置設定表格,也可以使用pusch-ConfigCommon中配置的時域資源配置設定表格

2)頻域資源配置設定

✓ 目前激活上行BWP如果包含初始上行BWP(CP以及SCS相同),則使用初始上行BWP排程(Note:這裡并不涉及BWP切換);否則使用目前激活上行BWP排程,但是使用的RB數量不能大于初始上行BWP大小

✓ DCI中頻域資源字段的截斷補長相關操作在DCI中描述

✓ MSG3的排程僅能使用type1頻域資源配置設定方式

3)HARQ

✓ RAR授權預設采用RV=0,HARQ ID=0(包括CFRA)

✓ 對于RAR授權的PUSCH,CFRA是用C-RNTI加擾,CBRA則使用TC-RNTI加擾

✓ MSG3重傳的DCI使用TC-RNTI加擾,基站可以單獨設計MSG3的重傳次數,UE在ra-SearchSpace檢索

4)其他

  如果MSG3包含CCCH SDU,則MSG3授權不能小于56bits(如果MSG3是RRCResumeRequest1,則不能小于72bits)

Reference:

[1]3GPP TS 23.003: “Numbering, Addressing and Identification”.

[2]3GPP TS 38.213: “NR; Physical Layer Procedures for control”.

[3]3GPP TS 38.214: “NR; Physical Layer Procedures for data”.

[4]3GPP TS 38.321: “NR; Medium Access Control (MAC); Protocol specification”.

[5]3GPP TS 38.331: “NR; Radio Resource Control (RRC); Protocol specification”.

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