第一章 5GNR原理与关键技术

课程目标

1. NR关键技术
2. 帧结构
3. 频谱划分与使用
4. 时频资源
5. 物理信道与信号

G代表是代，来源于通信原理

NR–New Radio 新空口

涉及到 Massive MIMO 大规模天线、polar LDPC 256QAM 新型编码方式；

帧结构：可用资源 时，频，空

频谱划分方案：

2.6/4.9–移动

3.5G --电联(电信联通合作)

3GPP相关协议(23.501、38.211)

第一节 NR关键技术(重点前四部分)

️ 上下行

终端 UE 基站 gNB

终端到基站上行 基站到终端下行

️ 物理过程

用户数据–CRC添加–码块分段–码块连接–速率匹配–交织–加扰–QAM调制–功控–MIMO编码–资源映射–天线输出

通信模型：信源，信宿，信道

CRC–提高可靠性(信道编码(说到底就是冗余编码))，信源编码–提高有效性

交织解决连续关系，避免连续错误

调频，调幅，调相

QAM调幅和调相(星座点图，16QAM，64QAM)：可以提高有效性，单位时间的传播码

QPSK：幅度控制和相位控制

️ ​编码方式

4G和5G的区别关键技术的区别编码方式的不同：

5G数据信道LDPC，控制信道：Polar码

SNR越大越好，信噪比，BLER 误码率越小越好。

LDPC–大数据快，环境要求更低；Polar–小数据块

️ ​5G调制

星座图，64QAM；幅度和相位两个变量

调制阶数越高，单位时间承载信息量越大。

缺点就是：差错率变高，环境要求较高

️ ​MIMO(多输入多输出)

增益：10log(天线阵子数)

4G 基站：8发8收，终端：最多双收

空分复用–同时同频，空间分别传输多路不同信息

发射分集–传输多路相同信息，保证可靠性

波束赋性–集中发送

5G大规模天线：3D立体覆盖；有源天线；更多天线单元；同时收发数据

优势

• 多波束能力，通过多用户空分复用，增益提升网络容量
• 大阵列，一直用户间干扰
• 3D覆盖，多场景覆盖要求
• 多通道上行接受，最大化提升上行接受增益

天线阵子，每3个一个通道，192为64通道，一个模块有16个通道

️ 5G-波形使用-OFDM

原缺点：

较差的峰均比，差的多普勒频移；

当前，上行：SC-FDM/CP-OFDM；下行：CP-OFDM

三大场景

CP-OFDM --eMBB(增强型移动 宽带)/

️ 多址技术

FDMA/TDMA/CDMA/OFDMA(正交频分多址)

OFDMA，不仅相邻之间无间隔且相交

5G提出新的多址技术新正交

• NOMA:发送端和接收端处理过程简单
• SCMA:稀疏码本多址：多维调制、扩频
• MUSA多用户多址
• PDMA图样多址

️ 5G天线端口

逻辑上的概念

不同端口对应不同的处理机制，相同端口机制是一样，是逻辑上的处理方式的区分

• 码字：信道编码后不同码字区分不同数据流
• 层：码字流映射到不同的发送天线上
• 天线端口：用于传输的逻辑端口，与物理天线不存在一一对应关系，可同时对应到一个或多个物理天线上

码字≤层数≤天线端口

️ 双工技术

区分上下行

5G采用的是灵活双工的方法。动态分配上下行

还有半双工，全双工

️ 天线输出

128天线

一行里面有8个通道，双极化构成一个通道

64个通道：4组，8列，2天线

192天线

通道也是64个通道

区别在一组里的天线数

第二节 5G(NR)帧结构

️‍ ​5G三大场景

eMBB ：增强型移动带宽

• 室外连续覆盖
• 室内热点覆盖
• 下行＞上行
• 对吞吐量要求更高

uRLLC：高可靠低时延

• 远程医疗，远程教育（垂直行业）
• 上下行均衡

mMTC：大量机器型通信–大连接

• 智慧家庭
• 上行业务为主

️‍ 基本帧结构

• 帧：时间上的概念

  • 系统帧(1024个无线帧)
  • 系统帧号SFN
  • 无线帧(10ms)–分成两个半帧(5ms)
  • 子帧(1ms)(subframe)
  • 时隙(由μ值决定)
    • 子载波间隔/15就=隙个数

  

• 子载波间隔(由μ决定)

• 一个时隙包含的符号数：都是14

• 一个无线帧包含的时隙数(由μ决定)

• 一个子帧包含时隙数(由μ决定)

️‍ 典型帧结构

典型帧结构 option1：2.5ms双周期帧结构

DDDSUDDSUU DDDSUDDSUU

两个周期，上半周期与下半周期不一样

20个时隙

D下行时隙，U上行时隙，S特殊时隙

下行时隙由下行符号构成，上行时隙由上行符号构成，特殊时隙由下行+上行+特殊符号构成。

S时隙默认10:2:2；可以根据组网覆盖需求和干扰情况配置为9:3:2/8:4:2/12:2:0

典型帧结构 option2：2.5ms单周期帧结构

DDDSUDDDSU DDDSUDDDSU

S时隙默认10:2:2；可以根据组网覆盖需求和干扰情况配置为9:3:2/8:4:2/12:2:0

典型帧结构 option3：2ms单周期帧结构

DDSUDDSUDDSUDDSUDDSUDDSU

S时隙默认12:2:0；可以根据组网覆盖需求和干扰情况配置为9:3:2/8:4:2/10:2:2

对比

️‍ 三种帧结构覆盖分析

SSB同步广播块

2.5ms单/双周期帧结构最大支持7个SSB波束

2ms单周期帧结构最大支持5个SSB波束发送

2.5ms双周期=2.5ms单周期>2ms单周期

SSB个数越多，波束越窄，覆盖能力越强

️‍ 三种帧结构时延分析

时延差异不大，均可满足eMBB场景的4ms时延指标

️‍ 三种帧结构容量分析

下行容量：2.5ms单>2ms单>2.5ms双

上行容量：2.5ms双>2ms单>2.5ms单

灵活配置

️‍ 三种帧结构抗干扰分析

GP保护间隔

干扰距离 ：GP时间*C光速

️‍ ​URLLC场景NR典型帧结构

全自包含时隙–高可靠低时延

️‍ 中国移动eMBB帧结构

5ms单周期帧结构DDDDDDSUU

第三节 5G频谱划分与使用

5G支持的频段

FR1：410MHz-7125MHz Sub 6G

支持带宽5/10/15/20/40/50/60/80/100

FR2：24250MHz-52600MHz 毫米波

一对的话上行要比下行频率低；终端属于劣势群体。

电联(电信联通)：3400-3600MHz

5G、4G、2G并存

运营多频段融合演进

第四节 NR时频资源

5G基本时频资源

物理信道就是由时频资源构成的

物理资源

时域：

• 系统帧
• 无线帧
• 子帧
• 基本时间单位
• 时隙
• OFDM符号

频域：

• RE/RB/REG/CCE
  • RE：资源单元，一个OFDM符号上的一个子载波对应的一个单元
  • RB：资源块(横坐标一样)，一个时隙中频域上连续12个RE为一个资源块
  • REG：一个REG由12个RE构成
  • CCE：1个CCE等于6个RGE，下行信道基本单位PDCCH，由72个REG
  • 5G新填概念：RG/RBG
  • RG：物理层资源组，上下行分别定义，时域：一个子帧频域：传输带宽内可用的RB资源
  • RBG：数据信道(PDSCH/PUSCH)资源分配基本调度单位，用于资源分配type0，降低信道开销；频域{2,4,68,16}个RB

5G-Multi numerologies

子载波配置u为2时，循环前缀可以是Norma(每个时隙符号数为7)l和extended(每个时隙符号6个)两种情况

5GNR支持的信道

PDSCH：物理下行共享业务信道

PUSCH：物理上行业务共享信道

支持SSB块与否

PRACH信道

第五节 5G物理信道与信号

5G物理信道与信号概述

上行与下行

Downlink：

• 物理信道

  • PBCH：物理广播信道–系统MIB的广播

    • 调制方式：QPSK

  • PDCCH：物理下行控制信道(大总管),上下行资源分配与功率控制

    • 调制方式：QPSK(4进制)

  • PDSCH：下行共享数据信道，承载下行用户数据

    • 调制方式：QPSK、16/64/256/1024QAM

• 物理信号

  • PSS/SSS同步信号，时频同步，小区搜索
  • DMRS：下行数据解调，时频同步
    • 用于PDSCH解调参考信号
  • PT-RS：相位跟踪参考信号，大规模天线相位跟踪
    • 波束跟踪
  • CSI-RS：下行信道测量，信道状态信息参考信号
    • 信道状态指示参考信号

PSS+SSS->SSB块

5G取消了PRACH信道

参考信号仅仅存在于物理层

5G中不再使用CRS

Uplink：

• 物理信道
  • PRACH：随机接入信道，用于用户随机接入请求信息
    • 随机接入前导
  • PUCCH：上行公共控制信道，用于HARQ反馈，CQI反馈，调度请求指示
  • PUSCH：上行共享数据信道
• 物理信号
  • DMRS：下行数据解调，时频同步
  • PT-RS：相位跟踪参考信号，大规模天线相位跟踪
  • SRS：测量参考信号，上行信道测量
    • 提供给基站作为下行MIMO与编码的输入

相比较4GPUSCH的调制方式增加了256QAM

5G-上下行信道映射关系

逻辑信道–MAC–传输信道–物理信道

第二章 5G网络架构与组网部署

第一节 5G网络架构概述

• 最初是Rel-99版本，3GPP组织是指定3G标准
• Rel-14(5G研究)->Rel-15(5G第一阶段)->Rel-16(5G第二阶段)

网络架构概述

5G核心网：三个功能模块，AMF,UPF和SMF

NG-RAN：包括gNB和g-eNB

接口：

• Xn：5G中基站间接口
• NG：基站和核心网间接口
• CD/DU(集中单元/分布单元)
  • CU-C和CU-U之间用E1
  • CU-C和DU使用F1-C连接，CU-U和DU 使用F1-U连接

网络架构整体部署

中心处理虚拟化

• 基于SDN/NFV架构，基于虚拟化软件平台
• 软件定义核心网
• 软件定义L3

多接入架构并存

• 传统BBU+RRU
• 分不是picoRRU
• 一体化Smallcell
• CU+DU+AAU
• CU+一体化DU

4G-5G的演进

4G网络架构

BBU：基站

EPC：4G基站

RRU：天线射频单元

前传：BBU到RRU的优先传输

回传：基站到核心网之间的传输

5G网络架构

5GC：核心网

BBU分成了CU,DU

• 放在一块CU+DU
• 分开，CU与DU之间的叫中传

AAU：天线和射频合二为一

5G相对与4G区别在于CU+DU

便于集中控制

SA与NSA

SA

• option2：基站gNB，核心网NGC/5GC,全部需要重建，终端同一时间只接入5G基站

NSA

• option3x：核心网为4G，终端同时接入4G和5G网络，控制走4G基站

  • 对于5G业务支持比较困难

• option4：核心网为5G，终端同时接入4G和5G，控制走5G

  • 5G覆盖率不高

• option7：核心网5G终端同时接入4G和5G，控制走5G

  • 与option3x差不多，区别在于核心网

  站在5G基站还4G基站

路线

• 路线1：NSA先建设，基站和终端上规模之后，支持NSA/SA双模，2021年后升级为SA
• 路线2：NSA预商用，规模优先终端不商用，商用建设快速过度到SA(2020年)

第二节 5G核心架构与部署

核心网络发展背景

模拟通信，数字通信，互联网，SDN/NFV

4G-5G核心网络架构演进

• 4G基于网元的网络架构
• 5G基于服务的网路架构

设计理念

扁平化，简洁化，集约化，柔性化，开发化

CUPSK控制与用户面分离

以实现可分布式部署

5G网元功能

• SMF：会话管理功能，会话建立与释放、IP地址分配和管理、选择控制用户面功能
• UPF：用户面功能，gNodeB间切换的本地移动锚点，数据包路由与转发
• UDM/UDR(统一数据管理)：及安全认证，移动性处理
• PCF(策略控制功能)

第三节 5G接入网架构与部署

CU/DU方案划分

基站与基站之间用Xn连接

CU/DU可以分开，也可合并

切割BBU，CU/DU划分越往右，CU越高；从左到右需要更大的带宽，冗余更多。但是传输时延更低

CU/DU方案划分方案比较

实训知识

SA的话，就是只能选择5GC；多个小区的话，要多个gNB ；理想前传，代表直接连接

之间的连接要注意：

• 5GC与基站之间用NG
• 基站之间Xn
• CU与DU F1
• DU和AAU之间F2

实训信道映射

• PDSCH/PUSCH信道–有解调，且有跟踪，下行信道
• 对应映射名称差不多
• 有解调无跟踪PDCCH,PUCCH
• PRACH位置也可以确定
• 有HARQ映射的在DL-SCH/UL-SCH
• 物理层信道都有P开头

第三章 物理层过程

第一节 物理层概述

物理层的位置

位于最底层

接口：

• 终端和基站之间的接口为UU接口

• 基站与AMF之间的接口，N2接口

三层两面：

两面–控制和用户

• 控制指的是具体的协议敲定

三层—物理层层1 RRC+PDCP+PLC+MAC层2/NAS层-层3

• 层2 层3之间都有联系，箭头为对等层，只有到了对等层才能得到解读
• NAS非接入层(负责透传，不需要知道内部信息)
• RRC作为代表，分配下层资源
• PDCP层加密，完整性保护
• RLC对数据块，分段、级联、重组
• MAC层 物理层映射对上层进行逻辑优先级处理，HARQ机制
• 物理层

物理层下面–物理信道

物理层与MAC之间的–传输信道

RLC与MAC之间–逻辑信道

物理层的功能

• 传输信道错误检测
• 传输信道的编解码
• HARQ软合并(混合自动重传)
• 传输信道向物理信道映射
• 物理信道功率加权
• 物理信道调制解调
• 频率与时间同步
• 无线特征测量，向高层提供指示
• MIMO天线处理
• 物理射频处理

时隙符号配比

D-U一定要有S作为中转

X–flexible

子帧配置

不再沿用LTE的固定帧结构方式，而是采用版静态无线资源(RRC)配置和动态下行控制信息(DCI)配置相结合的方式进行 灵活配置

• 上下行子帧结构7种
• 特殊子帧结构9种

RRC配置

5G帧结构(eMBB)

• 5ms单周期
• 3+2ms双周期
  • 3ms单周期+2ms单周期
• 2.5ms双周期
• 1ms单周期
  • 高可靠低时延下可以用到
• 2.5ms单周期(1U3D)
• 2.5ms单周期(3U1D)

特殊时隙配置4：6：4…多种配置

子帧配置

四元组：下行时隙，下行符号，上行时隙，上行符号

eg：{6,8,3,2}

帧 DDDDDDSUUUDDDDDDSUUU

特殊时隙 DDDDDDDDDGGGGUU

天线端口

UL(上行)

• PUSCH和DMRS-PUSCH：天线端口从0开始
• SRS：天线端口从1000开始
• PUCCH：从2000开始
• PRACH：从4000开始

DL(下行)

• PDSCH：从1000开始
• PDCCH：从2000开始
• CSI-RS：从3000开始
• SS/PBCH block：从4000开始

编号只是为了区分，没有实际意义

天线端口相同意味着，在空口处理时处理机制时一样得，一个端口对应一个标准。

物理信道和信号

• PCCH寻呼，BCCH广播，CCCH公共控制，DCCH专用控制

• 逻辑信道BCCH到了传输层，有2个分支

  • BCH

• DL-SCH

• 寻呼通过共享信道

• 实线是直接映射关系

• 虚线没有直接映射关系但是还是存在映射关系

• PRACH随机接入信道，高层没有对应，就是发起随机接入过程

子载波间隔存在多种值出于什么考虑

答：根据不同的需求，对带宽的要求是不一样的

第二节 小区搜索

搜索流程

PLMN=MCC(国家码)+MNC(网络码)

小区搜索是为了下行同步

第一步：PSS(主同步信号)–获得NID2(3种取值)

第二步：SSS(辅同步信号)–获得NID1(336个取值)

• 1+2可以确定PCI

• PCI=3*SSS+PSS(一共1008种取值)

• 这时已经粗略同步

第三步：PBCH–读取MIB

• 信道上携带MIB消息
• PSS,SSS构成SSB块；
• 需要DMRS解调参考信号
• PCI模4才能找到DMRS位置

第四步：PDCCH–获取SIB1的调度信息

第五步：PDSCH–读取SIB1

小区搜索SSB

主同步信号PSS、辅同步信号SSS和PBCH共同构成了一个SSB块，SSB在时域上共占用4个OFDM符号，频域共占用240个子载波(20个PRB)

• set to 0：什么也不放，设置为空
• 2符号比较复杂，既有PBCH，也有辅同步，也有空
• PBCH上也要放DMRS，具体在哪个位置
• v值由第一个可用DMRS的位置，(PCI mod 4来计算)

小区搜索SSB(频域位置)

SSB的频域位置用SSREF定义，对应索引用GSCN来指示

频率位置–第二列

GSCN与SSB一一对应

运算时，先确定其所属频段(中心频点)

算出GSCN

GSCN也可以倒推出SSB位置

根据频率范围对应出下面的图样分类，与SSB频带

• Raster同步栅格？？？

  • 搜索PSS,SSS,PBCH按同步栅格搜，按照栅格，步长来搜

• 信道栅格

  • 放置其它信道，信道栅格，用于指示空口信道的频域位置，进行资源映

  • 全局栅格：通过频点可以计算得到FREF=FREFOFFS+ΔFGlobal(NREF-NREFOFFS)

    • 3G以下频点，一个频道间隔ΔFGIoBALWEI 5kHz，频点号NREF=中心频点/5K

      

    • 3G以上 频道间隔为15kHz

信道栅格与全局栅格的大小：

不能将SSB配置在带宽最低端或者最高端，且SSB的起始RB尽可能选择6RB的倍数(与PBCCH的位置有关系)

频率范围+频带+图样分类+GSCN：

图样，对应不同频段，对应图样不同pattern

小区搜索SSB(时域位置)

图样+OFDM符号

CASE A n表示子帧，有些代表子帧有些代表时隙

• Case A B C–FR1
• Case D E --FR2

CASE A/B

Case C：SSB块

NR支持6种SSB周期：5/10/20/40/80/160ms

全局栅格和信道栅格之间要存在一定的正数关系

小区搜索是为了让基站和终端之间建立起同步的关系

小区搜索-PSS/SSS

UE检出PSS，就知道SSB的GSCN和同步参考频率SSREF

PSS为3条长度为127的伪随机序列，采用BPSKM序列编码

中间连续的127个子载波，加上8/9个SC作为保护间隔，共144个载波，搜到PSS后，可以获取PCI种NID2

小区搜索-DM-RS for PBCH

PCI 确定 v=NIDcell mod 4

PBCH的DMRS的频域初始偏移位置

FR1

• 15KHz
• 30KHz

FR2

• 120KHz
• 240KHz

小区搜索-PDCCH

NR的SIB1通过PDSCH传送，而PDSCH信道需要PDCCH信道的DCI调度信息R15中，RMSI即SIB1

搜索空间

• 公共搜索空间
• UE专用搜索空间

SIB1对应映射在公共搜索空间

CORESET 0的时频资源

CORESET 0与SSB块的对应关系

有三种模式

CORESRT 0用来指示PDCCH时频资源对应关系(PDDCH对应资源)

BWP

• 初始
• 专用
• 激活

三种模式

模式1：时间错开

模式2：频域错开，时间错开

模式3：公用时间，频率错开

PDCCH

CORESET

• PDCCH信道所在的物理资源集合
• 一个小区PDCCH信道可以有多个CORESET，每一个对应一个ID编号
• SIB1映射到CORESET 0
• 在CORESET的资源中去搜索

PDSCH

SIB类型

第三节 小区搜索实训

准备–检PSS–检SSS–解DMRS–检PBCH–读MIB–读PDCCH–读PDSCH

• 频段—
• 四元组(上下行符号)
• 同步rasterN用来计算GSCN
• 子载波间隔不同–SSB图样，与时间
• SSB子载波间隔有CASE A B C D E
• Type0 CSS 表示CORESET 0位置
• POINT A 频点

表三

索引+SSB与CORESET 0相对应的模式+CORESET 0频域上占的RB数+CORESET时间上占符号数+偏移量

准备

• 一个无线帧10ms

• 一个无线帧10个子帧

• 一个子帧2个时隙

• 一个时隙14个符号

• 特殊时隙由四元组决定

• 上下行时隙由类型决定(2.5ms单周期)

• GSCN的计算，先查频率范围，然后带入N值计算

• 中心频点，同样查表计算

• 绝对信道号：中心频点/5

• SSB在哪些时隙发送，SSB发送的符号的位置 ：由30K 和CASE C决定

• CORESET 0 与 的频域位置：(中心频点-Point A频点)/30/12-10-1 ,即为起始位置，然后往后填8个 30kHz一个SSB的宽度，一个RB是12个子载波，是20个RB

检PSS

• 对应NID2
• 求法为 PCI mod 3
• PSS时间上占0号
• 频域上占56-182

检SSS

• 对应NID1
• 求法为：PCI/3
• SSS时间上占2号
• 频域上占56-182

解DMRS(PBCH)

• PBCH上DMRS的位置
• 先标PBCH再标DMRS
• PBCH时间上在1，2，3
• 频域上第一个符号全占用：DMRS：PCI mod 4，初始位置确定后每隔4隔都有一个
• 第二个符号，同理
• 三号符号全部PBCH,DMRS与符号1一样

PBCH

• 1符号：除了DMRS都是PBCH
• 2符号：0-47,192-239
• 33符号：全部填充

读MIB可以读取CORREST0的位置？？？

• Type0 CSS的频域位置索引：CORESET 0频域位置(10代表)
• subcarrierOffet：相差多少个载波个数

• CRB按信道栅格放，SSB同步栅格
• CORESET在上面是负的，在下面是正的
• 然后查对应Type0 CSS对应的偏移量 offset，相对于SSB的，除以二，再填充即可

标到53？？

当u=0/u=1时，KSSB从0…23随便一个值

一个CRB为30KHz

POINTA 参考零点

• SSB 起始位15K，而CRB起始位30K
• 偏差最大位15
• offset位0，证明CRB与SSB对齐

读PDCCH

• SIB1的PDCCJ在公共搜索空间，类型Type0-pdcch
• 5G中一个CCE上6个REG，CCE聚合等级1、2、4、6、8、16
• 用于调度DCI格式：1_0，加扰 SI-RNTI

最后一步

• 承载SIB1的PDSCH映射的传输信道 是：DL-SCH
• 承载SIB1的PDSCH映射的逻辑信道是：BCCH
• SIB1 总传输周期位：160ms
• SIB基本信息单元：小区选择信息，小区接入相关，SI调度信息，IMS对eCall支持指示，UAC禁止信息

第四节 SA信令流程

5G系统消息获取

搜索PSS和SS是为了下行同步

两种消息

• 系统消息 SIB
  • 最小系统消息(第一步获取MIB和SIB1，SIB1通过DL-SCH信道周期发送)
  • 其它系统信息(周期，有需要再发)
• 主信息 MIB(PBCH)–逻辑信道BCCH，传输信道BCH;系统帧编号；

如何判断是广播(不需请求，只是广播），还是按需；broadcast，和on demand

5G系统消息

每个消息的内容

• SIB1…
• 秉行小区S准则
• PLMN：哪个国家，哪个地区
• SI调度信息
• 接入控制参数
• Tx发射功率
• SSB周期
• SSB在SS-Burst-Set中的时域位置
• DL配置信息
• TDD上下行配置信息
• TA配置：上行配置提前量
• SSB子载波间隔：初始接入场景

5G系统消息调度

SIBs承载在SI messages上

相同周期SIBs才能映射到同一个SI message上

每个SIB只能包含一个SI MESSAGE

SIB1 指示SIBs与SI messages之间的映射关系

一个SI-window只能调度一个SI mesage里

SI-window长度对于所有SI message都一样

5G系统消息修改

对于warning message 该变，UE马上获取

其它SI message UE在下一个modificantion period获取

5G系统消息与4G差异

节省广播资源

• 按需获取，节省广播资源

避免重复索取和接收，节省按需广播和终端功耗

SA信令流程实训

周期广播方式

5G系统消息的获取

第一步 MIB 网元2到1

第二步 是SIB1 网元2到1

第三步 SystemInformation(SIB2) 网元2到1

SIB消息除了SIB1 外都承载在SImessages上(承载必须是系统消息，以你选了长的)

第四步：SystemInformation(SIB3)网元2到1

随机接入RRC

先注册，然后建立PDU会话，UE与基站之间通过RRC建立信令承载，RRC连接建立之前UE与基站之间需要建立上行同步

小区搜索取得下行同步，

5G随机接入

分为基于竞争随机接入和非竞争接入

• 随机接入应用场景：(竞争)
• UE在空闲状态下的初始接入(竞争)
• RRC连接重建的过程(竞争)
• RRC连接态的时候，上行失步，上行数据到达(RRC有三种状态)(都可)
• RRC连接态时，上行失步，下行数据到达(都可)
• 切换
• 波束失败回复
• 请求其它系统消息

竞争存在被竞争掉的概率

第一步，PRACH

第二步，RRC setup request

第三步，RRC setup

第四步，RRC setup complete

基于竞争的随机接入

System Information

1. Preamble(MSG1 上行同步)–PRACH
2. RAR(MSG2 基站检测到前导码序列后，发送随机接入响应)–PDSCH(下行业务信道)
3. PUSCH(UE检测到属于自己的随机接入响应后，利用分配的资源发送高层信令消息)
4. contention resolution (PDCCH/PDSCH)(基站发送冲突解决响应，UE判断是否竞争成功)

(基本通过上下行业务信道来完成)

基于非竞争

…

RRC连接建立

终端通过在SRB0发送RRCSetupRequest，携带用户标志信息

基站收到后给终端分配RRC的SRB1

RRCSetupComplete

rrcSetup消息可以给出信道信息传输规则

setupcomplete消息，为了给出确认，传输一些其它信息

NAS 鉴权加密过程

NAS–非接入层，终端与核心网 之间的加密过程

NG-RAN只得是5G接入网

直传，核心网直接发给终端，基站不需要读取

UE能力传输

当网络需要额外的UE的无线接入能力信息时，网络向处于RRC_CONNECTD态的UE启动这个过程

初始加密激活

网络触发，发送加密命令

终端回复加密完成

• cipheringAlgorithm (加密算法)
• integrityProAlgorithm(完整性保护)

5G密钥生成

RRC重配置

修改已经建立的RR连接

失败的话，发一个重建信息

建立修改

跟同步相关的一些配置

…共6种

重配置是成功后的，重建时失败了

RRC重建

重建原因：

• 检测到RLF
• 重配置失败
• 完保校验失败
• 切换失败

实训

网元一：gNB

网元二：AMF(核心网控制网)

• 先RRCSetupComplete，InitialUEMessage
• 网元2到UE：鉴权请求
• UE到网元2：鉴权响应
• 网元2到UE：加密
• UE到AMF：加密完成

UE能力询问与接入层加密

网元1(gNB)，网元2(AMF)

• 基站到UE，UE能力闻讯
• UE到基站，UE能力信息
• gNB到UE，加密指令
• UE到基站，加密确认

RRC重配置

• 网元1到网元UE RRC重配置
• 网元UE到网元1 RRC重配置完成
• 网元UE到网元1，上行消息直传
• gNB–AMF，上行NAS传输

PDU Session建立过程

UE到AMF：发起PDU 会话建立请求

gNB到5GC：上行NAS传输

测量切换过程基站内

gNB源到UE：测量控制

UE到GNB：测量控制确认

UE到gNB：测量报告

原基站到目标基站：handover request

目标基站向原基站：handover request ack

(RRC重配置)

基站到UE：RRC重配置

UE到目标基站：随机接入前导码

…

就是随机接入重配置