5G注册流程详解(2)-UE发送Registration Request到(R)AN(part1)

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1.1.2 优享篇

1.1.2.1 UE发送Registration Request到(R)AN

该步骤涉及UE和gNB之间Uu接口信令交互。gNB在UE和AMF之间充当NAS信令网关的作用,NAS信令在gNB中透明转发,gNB不需要理解NAS信令的内容。Uu接口的信令协议栈(从上往下):RRC/PDCP/RLC/MAC/PHY。

1.1.2.1.1 RRC层介绍

UE在发送Registration Request消息之前需要和gNB先建立RRC连接。

UE和gNB之间在发送Registration Request消息过程中共涉及到三条RRC信令交互。具体流程如下:

图片.png

1.1.2.1.1.1 RRCSetupRequest

该消息用于建立RRC连接,包括SRB1的建立。处于RRC-IDLE状态下的UE需要转变为RRC-CONNECTED状态时发起该过程,如:呼叫、响应寻呼等。UE发送完该消息后,仍然可以继续进行小区重选测量及小区重选评估,如果条件满足,执行小区重选流程。

该消息承载在SRB0上。RRCSetupRequest消息的定义如下:

图片.png

其中:

` - InitialUE-Identity字段

UE的NAS层提供给RRC层的信息。如果上层提供了5G-S-TMSI(共48bit),则设置ng-5G-S-TMSI-Part1为5G-S-TMSI的最右侧39bit,否则设置为39bit的随机数值(注:网络上有些文档写的是40bit,经查询最新的TS 38.331-g20版本应该为39bit)。

5G-S-TMSI也在寻呼和Service Request流程中使用,可以提高效率。

` - EstablishmentCause字段

该字段的取值为mo-SMS、mo-Signalling等值,可用的取值详见上图。

1.1.3.1.1.1 RRCSetup

该消息用于建立SRB1,其承载在SRB0上。gNB收到RRCSetupRequest消息,则为UE创建UE Context,并执行SRB1的准入和资源分配。如果允许建立SRB1,则在RRCSetup消息中携带SRB1的完整配置信息发送给UE。UE收到该消息后进入RRC_CONNECTED状态,并停止小区重选。

RRCSetup消息的定义如下:

图片.png

其中:

` - RRC-TransactionIdentifier字段

该消息相比RRCSetupRequest增加了RRC-TransactionIdentifier标识,其与消息类型一起用于识别一个RRC流程(transaction)(取值范围0-3)

`- RadioBearerConfig字段

携带建立SRB1的配置信息,其中srb-Identity的取值为1,表示建立SRB1。在RRC Setup中只允许对SRB1进行配置。

1.1.3.1.1.1 RRCSetupComplete

该消息用于UE确认已经成功完成RRC连接的建立,其承载在SRB1上。UE收到RRCSetup消息后根据其中的radioBearerConfig进行无线承载配置。

图片.png

其中:

-  ng-5G-S-TMSI-Part2

`设置为5G-S-TMSI 最左面9 bit。如果gNB在RRCSetupComplete消息中的ng-5G-S-TMSI-Value字段得到的不是完整的NG-5G-S-TMSI,则利用RRCSetupRequest消息中提供右侧39bit和RRCSetupComplete消息中提供最左面9bit,合并成一个完整的NG-5G-S-TMSI。

从RRCSetupComplete消息的定义中可以看到,ng-5G-S-TMSI-Part2字段有两个选项,既可以是ng-5G-S-TMSI也可以是ng-5G-S-TMSI-Part2。如果上层提供了5G-S-TMSI,且UE收到了RRCSetup消息,则设置ng-5G-S-TMSI-Value为ng-5G-S-TMSI-Part2,否则设置ng-5G-S-TMSI;`

-  guami-Type

用于指示GUAMI是从原生5G-GUTI导出的(native取值),还是从EPS GUTI导出的(mapped取值)。

-  registeredAMF

UE注册的GUAMI信息,用于gNB路由Registration Request消息。

UE的NAS层提供给RRC层5G-S-TMSI或者GUAMI的规则如下:

· 如果UE使用了SUCI标识进行注册,则不应该再包含任何GUAMI信息;

· 如果是CONFIGURATION UPDATE COMMAND消息要求的注册流程,则不应该提供5G-S-TMSI或者GUAMI

注:

CONFIGURATION UPDATE COMMAND消息可能会改变UE的切片,如果切片变化了,原来的AMF可能已经无法为UE服务了。如果RRC消息又包含了5G-S-TMSI或者GUAMI,gNB把注册消息路由回了原来的AMF,相当于白忙活了,所以此地不能再提供5G-S-TMSI或者GUAMI)。NAS层提供GUAMI的使用场景是Non-3GPP场景,用于N3IWF、 TNGF、W-AGF选择AMF。

· 如果UE没有5G-GUTI,但是有EPS的4G-GUTI,且注册原因是由于RAT改变引起的,则将4G-GUTI映射成5G-GUTI,之后根据映射的5G-GUTI提供GUAMI,并指示该GUAMI是从EPS映射过来的。

  • 如果当前小区在RA中,则提供5G-S-TMSI,不提供GUAMI;
  • 如果当前的小区不在RA中,则提供GUAMI,不提供5G-S-TMSI;

注:

UE不在RA(即:TA List)中了,说明UE可能已经不在当前的AMF POOL了,提供5G-S-TMSI已经没有任何意义。因为5G-S-TMSI有一部分可以用于计算寻呼。为了避免gNB实现时出错,所以干脆直接就不提供5G-S-TMSI。

  • 如果UE既没有5G-GUTI也没有4G-GUTI,则都不提供。

  • selectedPLMN-Identity

该值包含的并不是完整的PLMN ID信息,而是SIB1广播的PLMN ID列表的索引。

  • DedicatedNAS-Message

该消息中的DedicatedNAS-Message只用于传输initial NAS message。在3GPP中,初始NAS消息共定义了4种,分别是:Registration Request、Deregistration Request、 Service Request及Control Plane Service Request。注册流程中的第一条Registration Request消息就包含在该字段中发送给gNB。

注:

在RRC规范的定义中,还有一条ULInformationTransfer消息用于上行NAS信令的传输,该消息一般需要在SRB2建立之后才能用于上行NAS消息传递。如果SRB2还没有建立也可以承载在SRB1上。

从网上搜到的UE侧的信令截图可以看出Registration Request并没有使用ULInformationTransfer进行传述:

图片.png (该图片来源blog.csdn.net/weixin_3321…

  • s-NSSAI-List

如果UE的NAS层提供提供了一个或者多个S-NSSAI,则设置该值。该值的设置与Access Stratum Connection Establishment NSSAI Inclusion Mode参数相关,而该参数包含在REGISTRATION ACCEPT消息中。

如果新买的手机,UE中没有保存Access Stratum Connection Establishment NSSAI Inclusion Mode参数时,UE可以不提供S-NSSAI。

如果UE中保存有Access Stratum Connection Establishment NSSAI Inclusion Mode参数,UE可以提供requested NSSAI或者allowed NSSAI。具体提供的是requested NSSAI还是allowed NSSAI,与Access Stratum Connection Establishment NSSAI Inclusion Mode参数采用的是哪个模式相关。这里仅以中国移动的路由组织规范推荐的mode B说明。

Mode B 定义的两个场景:****

(1)由业务请求(Service Request)引起的连接建立,允许UE包含触发连接的各个S-NSSAI;

(2)在周期性注册更新(Periodic Registration Update)、更新UE能力的注册流程中的连接建立,允许UE包含Allowed NSSAI。

UE的NAS层提供给RRC层NSSAI的准则相对比较容易理解,如果UE有Allowed NSSAI,则优先提供Allowed NSSAI。如果UE的Allowed NSSAI在后续流程中可能引起改变时,则提供Request NSSAI。具体规则如下:

· 初始注册时,提供的是Requested NSSAI;

  • 注册请求为移动性注册,且不是由改变5GMM能力、或者改变S1 UE网络能力,或者UE在5GMM-IDLE空闲模式下更新无线能力触发的注册请求时(如TA改变、切片改变、请求LADN信息等),提供Requested NSSAI;
  • 注册请求为移动性注册,且是由改变5GMM能力、或者改变S1 UE网络能力,或者UE在5GMM-IDLE空闲模式下更新无线能力触发的注册请求时,提供Allowed NSSAI;
  • 周期性注册时,提供的是Allowed NSSAI;

业务请求(Service Request)时,如果PDU Session已经有了用户面资源,只是进行重建,则使用重建PDU Session连接的所有NSSAI。或者触发业务请求,需要进行控制面交互的NSSAI。