【5G NR】RRC连接重建解析-Toy模板网

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前言：无线网络总有信号不稳定的时候，如果每次无线链路失败或者切换失败均要从头开始建立链接，无疑是比较耗费时间和系统资源的。重建流程只需要服务端对应到用户上下文，即可重建连接，简化了连接处理流程。

1. RRC重建介绍

【5G NR】RRC连接重建解析

重建成功

【5G NR】RRC连接重建解析

重建失败，重新发起RRC建立

RRC重建过程的目的是重新建立RRC连接。处于RRC_CONNECTED状态的UE如果已经利用SRB2激活了AS安全性，则可以发起重建过程来恢复此前建立的RRC连接。如果重建时小区能够找到有效的UE上下文并得到验证，将重建和恢复SRB1；如果重建时小区无法找到相应的UE上下文，小区将丢弃存储的AS Context并释放所有RB，然后发送RRCSetup建立新的RRC连接。

如果UE尚未激活AS安全性，则UE不应发起重建过程，而是直接转换到RRC_IDLE，释放原因为“other”。如果已经激活了AS安全性，但是没有设置SRB2，UE同样不发起重建过程而是直接转换到RRC_IDLE，此时释放原因为“RRC连接失败（RRC connection failure）”。

2. UE重建发起时机及操作

UE在以下情况下会发起重建过程：

无线链路失败
重新配置MCG同步失败
NR侧移动性失败
底层SRB1或SRB2显示完整性检查失败，这里排除在RRCReestablishment消息中检测
完整性检查失败
RRC连接重配失败

在发起重建过程时，UE应该进行如下操作：

停止计时器T310
停止计时器T304
启动定时器T311
挂起除SRB0外的所有RB
复位MAC
释放MCG SCell
释放spCellConfig
执行MR-DC释放
释放delayBudgetReportingConfig，停止计时器T342
释放overheatingAssistanceConfig，停止计时器T345
进行小区选择

在选择合适的NR小区后，UE应进行如下操作：

确认具有有效和最新的基本系统信息;
停止定时器T311
启动定时器T301;
停止访问定时器T390;
应用相应物理层规范中指定的默认L1参数值，SIB1中提供值的参数除外
应用默认MAC Cell Group配置;
应用CCCH配置;
应用SIB1中包含的timeAlignmentTimerCommon;
开始发送RRCReestablishmentRequest消息;

在选择 inter-RAT小区时，UE应转入RRC_IDLE态，释放原因为“RRC连接失败（RRC connection failure）”。

3. 重建消息传输信道

消息	无线承载	逻辑信道	传输模式	传输方向
RRCReestablishmentRequest	SRB0	CCCH	TM	UE->gNB
RRCReestablishment	SRB1	DCCH	AM	gNB->UE
RRCReestablishmentComplete	SRB1	DCCH	AM	UE->gNB

4. 重建流程解析

4.1 UE设置并发送RRCReestablishmentRequest

RRCReestablishmentRequest消息结构

RRCReestablishmentRequest ::=       SEQUENCE {
    rrcReestablishmentRequest           RRCReestablishmentRequest-IEs
}

RRCReestablishmentRequest-IEs ::=   SEQUENCE {
    ue-Identity                         ReestabUE-Identity,
    reestablishmentCause                ReestablishmentCause,
    spare                               BIT STRING (SIZE (1))
}

ReestabUE-Identity ::=              SEQUENCE {
    c-RNTI                              RNTI-Value,
    physCellId                          PhysCellId,
    shortMAC-I                          ShortMAC-I
}

ReestablishmentCause ::=            ENUMERATED {reconfigurationFailure, handoverFailure, otherFailure, spare1}

如果重建是由于无线链路失败或重配同步失败导致，应该将VarRLF-Report中的reestablishmentCellId设置为所选小区的全局小区ID。
设置UE标识

将c-RNTI设置为源PCell中使用的C-RNTI（通过同步或NR故障移动性重新配置）或触发重建的PCell使用的C-RNTI；

将physCellId设置为源PCell的物理小区标识（通过同步或NR故障移动性重新配置）或触发重建的PCell的物理小区标识;

将shortMAC-I设置为所计算MAC-I的低16位，使用源PCell中使用的KRRCint密钥和完整性保护算法（通过同步或NR故障移动性重新配置）或触发重建的PCell中使用的KRRCint密钥和完整性保护算法；

将COUNT，BEARER和DIRECTION的所有输入位设置为二进制位。

设置重建原因（reestablishmentCause）

如果是因为重新配置失败而发起了重建过程，则将reestablishmentCause设置为 reconfigurationFailure;

如果因为NR内切换失败或者NR的RAT间移动性失败导致了同步失败，需要重新配置而启动了重建过程，将reestablishmentCause设置为handoverFailure;

除开上述两种情况后，其余情况将reestablishmentCause设置为otherFailure。

重建SRB1

重新建立SRB1的PDCP；

重新建立SRB1的RLC；

配置L2以暂停SRB1的完整性保护和加密，加密不适用于后续用于恢复连接的- RRCReestablishment消息。而完整性检查在RRC要求时才执行；

恢复SRB1。

将RRCReestablishmentRequest消息提交给L2进行传输给gNB。

4.2 gNB接收RRCReestablishmentRequest

根据C-RNTI,phyCellId和shortMac-I，查找RRC重建前的UE上下文
根据查找到的UE上下文，恢复RRC配置信息和安全信息
重建SRB1
通过SRB1承载，向UE发送RRCReestablishment消息，携带nextHopChainingCount值，指示UE更新AS安全性密钥。

4.3 UE接收RRCReestablishment

RRCReestablishment message消息结构

RRCReestablishment ::=              SEQUENCE {
    rrc-TransactionIdentifier           RRC-TransactionIdentifier,
    criticalExtensions                  CHOICE {
        rrcReestablishment                  RRCReestablishment-IEs,
        criticalExtensionsFuture            SEQUENCE {}
    }
}

RRCReestablishment-IEs ::=          SEQUENCE {
    nextHopChainingCount                NextHopChainingCount,
    lateNonCriticalExtension            OCTET STRING                        OPTIONAL,
    nonCriticalExtension                RRCReestablishment-v1700-IEs         OPTIONAL
}

RRCReestablishment-v1700-IEs ::=    SEQUENCE {
    sl-ConfigDedicatedNR-r17            SetupRelease {SL-ConfigDedicatedNR-r16}    OPTIONAL, -- Cond L2RemoteUE
    sl-L2RemoteUEConfig-r17             SetupRelease {SL-L2RemoteUEConfig-r17}     OPTIONAL, -- Cond L2RemoteUE
    nonCriticalExtension                SEQUENCE {}                                OPTIONAL
}

停止定时器T301；
如果RRCReestablishment消息包括sl-l2remoteeconfig，执行L2 U2N Remote UE配置程序；其他情况将当前小区视为PCell。
基于当前的KgNB密钥或NH，使用收到的nextHopChainingCount值来更新KgNB密钥；存储RRCReestablishment消息中指示的nextHopChainingCount值
推导与先前配置的cipheringAlgorithm关联的KRRCenc和Kupens密钥；推导与先前配置的integrityProtAlgorithm关联的KRRCint和KUPint密钥
请求L2使用先前配置的算法和KRRCint密钥验证RRCReestablishment消息的完整性保护。
如果RRCReestablishment消息的完整性保护检查失败，则转入RRC_IDLE状态，释放原因为“RRC连接失败(RRC connection failure)”，重建流程结束。如果完整性保护检查成功，配置L2立即使用先前配置的算法和krcint密钥来恢复SRB1的完整性保护，完整性保护将用于后续UE接收和发送的所有消息，包括RRRRCReestablishmentComplete。
配置L2使用先前配置的算法来恢复SRB1的加密，并立即使用KRRCenc密钥，加密也将用于后续UE接收和发送的所有消息，包括RRCReestablishmentComplete；
释放measGapConfig指示的测量间隙配置
将RRCReestablishmentComplete报文提交L2传输；
重建流程结束。