引言
4G中R13提出的针对物联网的NB-IOT的各关键技术逐步会过渡到5G的mMTC中沿用,其中就包含了新增的RRC状态NR RRC_INACTIVE。那5G引入RRC_INACTIVE状态的好处是什么呢?通常来说,引入NR RRC inactivey一方面可以减少信令开销,从而减少数据发送接收时延UpIOT和信令风暴:由于UE上下文已经保存在终端、NG-RAN和CN中,当NR RRC inactive切换到NR RRC connected状态时无需CN参与,因此非常适合小包发送的百万大规模物联网业务;另一方面降低UE功耗(与RRC idle态类似),同时也改善了接入时延。
1.RRC inactive状态基本概念
RRC_INACTIVE是这样一种状态,UE仍然保持在CM-CONNECTED状态、且UE可以在RNA区域内移动而不用通知NG-RAN。UE处于RRC_INACTIVE状态时,最后一个服务gNB保留UE的上下文和UE相关联的与服务AMF和UPF的NG连接。从核心网看终端,其就和UE处于连接态一样,
在3GPP协议38331中规定,UE在RRC inactive状态下具备以下功能:
- Monitors Short Messages transmitted with P-RNTI over DCI (see clause 6.5);
- Monitors a Paging channel for CN paging using 5G-S-TMSI and RAN paging using fullI-RNTI;
- Performs neighbouring cell measurements and cell (re-)selection;
- Performs RAN-based notification area updates periodically and when moving outside the configured RAN-based notification area;
- Acquires system information and can send SI request (if configured).
- Performs logging of available measurements together with location and time for logged measurement configured UEs.
从以上功能来看,RRC inactive状态和RRC idle状态具有较大的相似性,然而对于很多初学者来说,容易将两者的概率弄混淆,那到底两者有啥区分呢?两者之间共同点在于都有PLMN选择、小区选择和重选、系统消息接收功能;差异点包含以下几个部分:(1)由于空闲态下核心网只知道UE所在的tracking area, 但是不知道具体的pcell id,所以会在TA或TA list下发寻呼,然而对于RRC inactive状态,NG-RAN知道UE属于哪个RNA,所以只会在RNA区域寻呼UE;(2) UE AS上下文在inactive状态下保存在UE和NG-RNA中;(3)UE在inactive状态下保存控制面下的NAS信令连接和用户面5GC--NG-RAN连接. 那UE NR RRC inactive与NR connected状态有啥区别呢?这里也简单介绍一下,它们之间的共同点在于(1)UE AS上下文在inactive状态下保存在UE和NG-RNA中;(2)
控制面和用户面的连接已经建立,所以通常核心网认为UE处于RRC connected状态;两者差异性在于(1)连接态下NG-RAN知道UE所在的服务小区,但是对于RRC inactive态NG-RAN知道UE属于哪个RNA,所以只会再RNA区域寻呼UE;(2)RRC inactive下UE具有PLMN搜网,小区重选和系统消息接收功能(3)RRC connected态下UE具有上下行通道传输和移动性功能(切换)。
2.RRC inactive状态变化说明
2.1 UE从RRC INACTIVE状态进入到RRC connected状态
协议规定当存在以下5种场景时,UE将恢复到RRC connected状态
上行有数据待发
NAS层有信令流程发起
RAN paging响应
通知网络已经离开RAN notification area
周期性RAN notification area update timer超时
(1)UE从RRC_INACTIVE恢复,提供由最后服务gNB分配的I-RNTI,
(2)如果能够解析I-RNTI中包含的gNB身份,则gNB请求最后服务gNB提供UE上下文数据
(3)最后服务gNB提供UE上下文数据
(4)gNB完成RRC连接的恢复
(5)如果要防止在最后服务gNB中缓冲的下行用户数据的丢失,则接入的gNB给最后服务gNB提供下行数据转发地址
(6)gNB执行路径切换(向服务AMF发路径切换请求消息)
(7)AMF回复路径切换响应消息
(8)通知最后服务gNB释放UE上下文
在上面的步骤1之后,当gNB决定拒绝恢复请求(且在没有任何重新配置的情况下)将UE继续保持在RRC_INACTIVE中,或者当gNB决定建立新的RRC连接时,可以使用SRB0(SRB0是完全没有安全保护的承载);当gNB决定重新配置UE时(例如,使用新的DRX周期或RNA)或当gNB决定将UE切换到RRC_IDLE时,应使用SRB1(SRB1是至少具有完整性保护的承载)
2.2 UE从RRC INACTIVE状态进入到RRC idle状态
当终端收到网络下发的RRC release之后,直接进入到空闲态