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

4G EPS 中建立 UE 与 eNB 之间的 RRC 连接_链路

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

4G EPS 中建立 UE 与 eNB 之间的 RRC 连接_数据_02

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;

4G EPS 中建立 UE 与 eNB 之间的 RRC 连接_复用_03

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。

4G EPS 中建立 UE 与 eNB 之间的 RRC 连接_链路_04
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。