LTERRC协议介绍(三)-连接控制

5.3连接控制5.3.1介绍5.3.1.1RRC连接控制RRC连接建立包括SRB1的建立。E-UTRAN在完成S1连接建立过程前，也就是在接收到EPC发出的UE上下文信息之前，先要完成RRC连接的建立。因此，在RRC连接的初始阶段，AS安全没有被激活。在这个初始阶段，E-UTRAN可以配置UE执行测量上报。不过，UE只有在AS安全被激活时才接收切换消息。一旦接收到EPC发出的UE上下文后，E-UTRAN就使用初始安全激活过程来激活安全（包括加密和完整性保护）。用于激活安全的RRC消息（命令与成功响应）会得到完整性保护，而加密只有当安全激活过程完成后才开始。也就是说，响应激活安全消息的消息没有被加密，而随后的消息则既有完整性保护又有加密（比如建立SRB2和DRB的消息）。初始安全激活过程启动之后，E-UTRAN初始化SRB2和DRB的建立，即E-UTRAN可以在收到UE发出的初始安全激活确认之前，就初始化SRB2和DRB的建立。在任何情况下，E-UTRAN都会对用于建立SRB2和DRB的RRC连接重配消息进行加密和完整性保护。如果初始安全激活和/或无线承载建立失败（即安全激活和DRB建立被一个联合的S1过程触发，不支持部分的成功），E-UTRAN应释放RRC连接。对于SRB2和DRB，安全保护总是在一开始被激活，也就是说，E-UTRAN不会在激活安全之前建立这些承载。RRC连接的释放由E-UTRAN初始化。这个过程可用于将UE重定向到另一个E-URTA频率或者其它无线接入系统的载波频率。只有在特殊的情况下，UE可中断RRC连接，即不通知E-UTRAN而迁移到RRC_IDLE状态。5.3.1.2安全性AS安全包括RRC信令（SRB）的完整性保护，以及RRC信令（SRB）和用户数据（DRB）的加密。RRC处理安全参数的配置（AS配置一部分的）包括完整性保护算法、加密算法以及两个参数（keyChangeIndicator和nextHopChainingCount）。UE用这两个参数来决定切换和/或连接重建立时的AS安全密钥。信令无线承载SRB1和SRB2所使用的完整性保护算法是相同的。所有RB（SRB1、SRB2以及DRB）使用的加密算法也是相同的。SRB0既没有完整性保护，也没有加密。RRC的完整性保护和加密总是被一齐激活，即在一个消息/过程中完成。RRC完整性和加密永远不会被“去激活”，不过，有可能切换到一个空的加密算法（eea0）。一个空的完整性保护算法(eia0)只被用于处于受限业务模式的UE。当使用空的完整性保护算法时，也会同时使用空的加密算法。对于完整性检查失败的RRC消息，下层协议将丢弃这些消息，并向RRC指示完整性验证检查失败。AS使用三种不同的安全密钥：KRRCint用于RRC信令的完整性保护，KRRCenc用于RRC信令的加密，KUPenc用于用户数据的加密。三个AS密钥是从KeNB密钥计算得到的。KeNB基于由上层处理的KASME密钥。连接建立时，计算产生新的AS密钥，不交换AS参数用作新AS密钥产生的输入。用来执行切换的RRC消息的完整性和加密保护，是根据切换前的安全配置，由源eNB执行。完整性和加密算法只能在切换时改变。每一次切换和连接重新建立时，四个AS密钥（KeNB,KRRCint,KRRCenc和KUPenc）都会改变。keyChangeIndicator用于切换，指示UE是否应使用与最近可用KASME密钥相关的密钥。UE在切换和连接重建时使用nextHopChainingCount参数，用于计算产生新的KeNB，KeNB将用于产生新的KRRCint,KRRCenc以及KUPenc。一个小区内切换过程可用来更改RRC_CONNECTED状态下的密钥。每个无线承载(RB)在每个方向都会保留一个独立的计数器。对于每个DRB，该COUNT被用作加密的输入。对于每个SRB，该COUNT会被用作加密和完整性保护的输入。对一个给定的安全密钥，相同的COUNT值不允许使用多过1次。为了限制信令负荷，单个消息/数据包包含一个短的序列号（PDCPSN）。另外，采用了一种溢出计数器机制：超帧号（hyperframenumber、TX_HFN和RX_HFN）。HFN需要在UE和eNB之间同步，eNB负责避免COUNT和相同的RB标识及相同的KeNB被重复使用；eNB可以对连续的RB建立使用不同的RB标识，来触发一个小区内切换或者从RRC_CONNECTED到RRC_IDLE再到RRC_CONNECTED的状态转换。对于每个SRB，RRC提供给下层协议层的用作产生作为加密和完整性保护的输入的5比特BEARER参数的数值value，就是相应最高位填充为0的srb-Identity值。5.3.1.3连接模式移动性在RRC_CONNECTED状态，网络控制UE的移动性，即网络决定UE应在何时移动到哪个小区（可能是另一个频点或另一个RAT）。网络根据无线条件和负载触发切换过程。为了提高切换效率，网络可能配置UE执行测量上报（可能包括测量间隙的配置）。网络也可以在没有接收到UE测量报告的情况下，发起盲切换。在向UE发送切换消息之前，源eNB准备好一个或多个目标小区。目标eNB产生用于执行切换的消息，包括目标小区中将使用的AS配置信息。源eNB透明地转发来自目的eNB的切换消息/信息给UE，不做任何内容和数值的修改。适当的时候，源eNB为全部（或者一组）DRB初始化数据转发。收到切换消息之后，UE尝试在第一个可用RACHoccasion（时机）——根据TS36.321随机接入资源选择的定义——接入目标小区，即切换是异步的。因此，在为目标小区随机接入分配一个专用的preamble（前缀）时，E-UTRA应当确保这个preamble从UE的第一个RACHoccasion开始就可用。成功完成切换之后，UE发送一条消息来确认切换。如果目标eNB不支持使用源eNB分配给UE的配置来释放RRC协议，目标eNB可能不能理解源eNB给UE提供的配置。在这种情况下，在切换和重建立时，目标eNB应使用全配置操作去重新配置这个UE。全配置操作包括初始化无线配置，但不包括未来RRC重建的安全算法。在切换成功后，PDCPSDU可以在目标小区中被重发。这只适用于使用RLC-AM模式的DRB和没有使用全配置操作的切换。在没有使用全配置操作的切换成功后，除使用RLC-AM模式的DRB外（它们的SN和HFN继续使用），其它的radiobearer的SN和HFN将被重置。对包含全配置操作的重配，不管RLC模式，所有的DRBs的PDCP实体都被重新建立（SN和HFN不再使用）。不管网络内切换时X2切换还是S1切换，切换时UE的行为是没有区别的。源eNB应该在一段时间内保持上下文的内容，以便让UE在切换失败后能够回到源小区。在已经检测到切换失败后，UE应尝试在源小区或另一个目标小区中使用RRC重建立过程，重新开始RRC连接。只有接入小区时准备好的小区（即属于源eNB或者目标eNB的小区上，切换准备已执行完毕）时，重新连接才能成功。切换到广播CSG标识的小区时使用正常的测量和移动流程。5.3.2寻呼5.3.2.1概述PagingUEEUTRAN图5寻呼流程该流程的目的是将寻呼消息发送给RRC_IDLE状态下的UE，和/或发送系统消息改变通知给处于RRC_IDLE和RRC_CONNECTED状态下的UE，和/或发送ETWS主要通知和或辅助通知给UE，和/或发送CMAS通知给UE。寻呼信息被提供给上层协议，上层协议收到寻呼消息后，初始化RRC连接建立。收到寻呼消息的常见的场景是接到来电呼入。5.3.2.2初始化E-UTRAN在UE的寻呼occasion（时机）发送Paging消息，以初始化寻呼过程。E-UTRAN可以在一条Paging消息标识多个UE，每个PagingRecord标识一个UE。E-UTRAN也可通过Paging消息通知系统信息变化，和/或提供ETWS的通知或CMAS通知。寻呼消息的主要内容有：（1）寻呼消息列表：UE的标识（S-TMSI或IMSI）、CN域（发起寻呼的核心网域，CS或PS）。（2）系统信息改变指示：如果出现此IE，则指示BCCH修改。（3）ETWS基本通知指示：如果出现此IE，则指示存在ETWS相关通知。（3）CMAS基本通知指示：如果出现此IE，则指示存在CMAS相关通知。5.3.2.3UE接收Paging消息RRC_IDLE状态下的UE监控寻呼信道，检测是否由呼叫进入。收到寻呼消息，且UE处在RRC_IDLE状态下，对Paging消息中存在在每条PagingRecord，如果PagingRecord中的ue-Identity与任一个上层分配的UEidentitiy相匹配，则UE将ue-Identity和cn-Domain转发至上层；如果寻呼消息包含了systemInfoModification，则UE通过系统消息获取流程重新获取必需的系统信息。5.3.2.4IDLE模式下寻呼的非连续接收UE在IDLE模式下可以采用非连续接收（DRX）来降低功率消耗。一个寻呼时刻（PagingOccasion，PO）是一个子帧，在这个子帧，PDCCH上可能有P-RNTI发送，寻址寻呼消息。一个寻呼帧（PagingFrame，PF）是一个无线帧，包含一个或者多个PO。当采用了DRX，UE在每个DRX周期只需监控一个P-RNTI。如果许多UE被频繁地寻呼，那么最好将UE分成多个寻呼组，这样可以避免寻呼消息过多。由于eNB存储UE的永久NAS标识不够安全，因此在计算中，采用UE_ID=IMSImod1024。5.3.3RRC连接建立5.3.3.1概述RRCConnectionSetupRRCConnectionRequestUEEUTRANRRCConnectionSetupComplete图6RRC连接建立，成功流程RRCConnectionRejectRRCConnectionRequestUEEUTRAN图7RRC连接建立，网络拒绝流程该过程旨在建立一个RRC连接，包括建立SRB1。该过程也可用于发送从UE到E-UTRAN的初始NAS专用信息/消息。当UE在RRC_IDLE状态下，上层要求建立RRC连接时，UE初始化此流程。E-UTRAN在这个过程中只建立SRB1。5.3.3.2初始化RRC_IDLE状态下的UE在发起某个原因的RRC连接建立时，首先要判断小区对这个原因是否允许接入，并结合SIB2中的信息和定时器的状态。（1）如果UE建立RRC连接的原因是mobileterminatingcalls，且T302计时器正在运行，则认为该小区禁止接入；否则认为该小区没有禁止接入。（2）如果UE建立RRC连接的原因是紧急呼叫，且如果SystemInformationBlockType2不包含ac-BarringInfo，则认为小区允许接入。（3）如果UE建立RRC连接的原因是mobileoriginatingcalls，且定时器T302或T303正在运行，则认为该小区禁止接入；如果定时器T302和T303都没有运行，且如果SystemInformationBlockType2包含ac-BarringInfo-，且ac-BarringForMo-Data存在，则，如果UE的USIM中存储了一个或更多个接入级别，范围为11~15，且至少一个接入等级在ac-BarringForMo-Data中包括的ac-BarringForSpecialAC中对应的比特被设置为0，则认为该小区允许接入；否则在0≤rand1范围内均匀地随机抽取‘rand’值，如果‘rand’低于ac-BarringForMo-Data中包含ac-BarringFactor所指示的值，认为该小区可以接入；（4）其它情况（UE建立RRC连接的原因是mobileoriginatingsignalling）：如果定时器T302或T305正在运行，认为小区接入被禁止；否则，如果SystemIn