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  • 4G EPS 中建立 UE 与 eNB 之间的 RRC 连接

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    RRC 连接

    RRC(Radio Resource Control,无线资源控制层)主要处理 UE 通过无线信号接入蜂窝网络的事务,是无线网络接入层的顶层,上层 NAS 即为非接入层,处理的是移动网络业务逻辑的事务。RRC 具有以下功能

    • 为 NAS 层提供连接管理,消息传递等服务;
    • 对无线接入网络的底层协议实体提供参数配置等功能;
    • 负责 UE 移动性管理相关的测量、控制等功能。

    Radio Bearer

    在 UE 完成随机接入后,说明 UE 获得了 eNB 的上行资源可以开始传输上行数据,即建立 RB(Radio Bearer,无线承载)。RB 是 UE 是 eNB 传输之间传输信令和业务数据的前提,也是 UE 与 MME 传输 CP 信令的底层支撑,即建立 RRC 连接的支撑

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    RB 是 eNB 为 UE 分配的一系列协议实体及配置的总称,包括 PDCP 协议实体、RLC 协议实体,以及 MAC 层和 PHY 层分配的一系列资源等。RB 在 UE 到 eNB 之间的 Uu 接口上传输数据,任何在 Uu 接口上传输的数据都要经过 RB。实际上,RB 在协议层面的实体主要只会看 PDCP(Packet Data Convergence Protocol,分组数据汇聚协议)。上层(e.g. UE APP)将业务数据交给 PDCP 实体,经过逐层封装(以及分段、映射、复用)后经 PHY 层发送,接收方(一般是 eNB)再逐层解封,最后由对端 PDCP 实体将业务数据交给上层。从上层的角度看,提供传送数据服务的 PDCP 实体,就是 RB,而并不了解 PDCP 的细节。

    SRB

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    从上图可见,RB 可以通过 DRB 传送业务数据,也可以通过 SRB 传送信令数据,这里我们主要关注后者。SRB(Signaling Radio Bearers,信令无线承载)作为上层 RRC 连接的 CP 信令承载类型用于 RRC 的消息传输。根据承载信令的不同分为以下三类:

    • SRB0:承载 RRC 连接建立之前的 RRC 信令, 使用 CCCH(公共控制信道)逻辑信道,msg3、4 均使用 SRB0,在 RLC(无线链路控制)层采用 TM 模式;
    • SRB1:承载 RRC 信令和 SRB2 建立之前的 NAS 信令,SRB1 先于 SRB2 建立,所以使用 DCCH(专用控制信道)逻辑信道,msg5 使用 SRB1,在 RLC(无线链路控制)层采用 AM 模式;
    • SRB2:承载 NAS 信令,使用 DCCH(专用控制信道)逻辑信道,在 RLC(无线链路控制)层采用 AM(确认模式)模式。SRB2 总是在 E-UTRAN 安全模式完成后才能建立;

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    UE 与 eNB 建立 RRC 连接的流程

    1. UE 向 eNB 发送 RRC CONNECTION REQUEST,在 SRB0 上传输,而且 SRB0 在 MAC(媒体接入控制)层映射的是 CCCH(公共控制信道),所以不属于某个 UE 的资源,也就不需要预先创建。;

    2. eNB 分配 C-RNTI(小区 RNTI,由主控 eNB 分配,供 UE 接入新的小区)来区分不同的 UE(因为 eNB 不只为一个 UE 服务,eNB 会同时向多个 UE 发送信号,UE 也会收到 eNB 发送给其他 UE 的信号,所以 eNB 和 UE 之间还需要对其他的 UE ID 进行区分,这个 UE ID 是临时的,称之为 RNTI),并向 UE 发送 RRC CONNECTION SETUP REQUEST,同样在 SRB0 上传输;

    3. UE 在收到 RRC CONNECTION SETUP REQUEST 后按照 eNB 指示在 PDCP(分组数据汇聚协议)层建立 SRB1,随后在 SRB1 上发送 RRC CONNECTION SETUP COMPLETE 到 eNB,完成 RRC 连接的建立,并发送第一条上行的 NAS 消息。而 SRB1 在 MAC 层映射的是 DCCH(专用控制信道),是属于某个 UE 的资源,需要预先创建。

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    RRC 连接的状态

    1. RRC_IDLE:空闲状态。此时的 UE 接收到的系统信息包括小区选择或重选的配置参数以及邻小区信息。
    2. RRC_CONNECTION:连续状态。此时 UE 接收到的是公共信道的配置信息。

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