《5G无线网络规划与优化》 课件 第三章 5G网络基本业务流程

3.1开机入网流程 3.2NR移动性管理流程第3章5G网络基本业务流程3.1.1随机接入过程3.1.2RRC连接建立3.1.3注册流程

3.1开机入网流程开机入网流程（1）PLMN搜索。（2）频点扫描。（3）小区搜索（下行同步）。（4）读取系统信息（多种接入参数）。（5）小区驻留。（6）注册过程。

开机入网流程

随机接入是UE开始和网络通信之前的接入过程，由UE向系统请求接入，收到系统的响应并分配信道的过程。随机接入的目的是与网络建立上行同步关系以及请求网络分配给UE专用资源，进行正常的业务传输。3.1.1随机接入过程

NR随机接入过程分为：基于竞争的随机接入；

---preamble（前导）码由UE选择，接入的结果具有随机性，并不能保证100%成功。基于非竞争的随机接入；---gNodeB为UE分配专用的Preamble码进行接入。基于竞争的随机接入流程

基于竞争的随机接入具体流程包含4个步骤：（1）UE发送随机接入前导——MSG1：消息中携带了Preamble码。（2）gNodeB发送随机接入响应——MSG2：gNodeB侧接收到MSG1后，返回随机接入响应，该消息中携带了TA调整和上行授权指令以及TC-RNTI（TemporaryCellRNTI临时小区RNTI）号。（3）UE进行上行调度传输——MSG3：UE收到MSG2后，判断是否是属于自己的随机接入消息（利用PreambleID核对）。并发送MSG3消息，携带UEID。（4）gNodeB进行竞争决议——MSG4：UE正确接收MSG4，完成竞争决议。

基于非竞争的随机接入流程基于非竞争的随机接入流程：（1）gNodeB根据业务需求，给UE分配一个特定的Preamble码。（2）UE接收到信令指示后，在特定的时频资源发送指定的Preamble码。（3）gNodeB收到随机接入Preamble码后，发送随机接入相应。之后，进行后续的信令交互和数据传输。3.1.2RRC连接建立

完成随机接入流程后进入空口RRC建立阶段，UE在RRC空闲状态下收到高层请求建立信令连接的消息后，发起RRC连接建立流程。具体流程：UE通过信令承载SRB0向gNodeB发送RRC连接请求消息；如果RRC连接请求消息的冲突解决成功，UE将从gNodeB收到RRC连接建立消息；UE根据RRC连接建立消息进行资源配置，并进入RRC连接状态，配置成功后向gNodeB反馈RRC建立完成消息。RRC连接建立流程UE建立RRC连接后需要通过注册流程获得网络的授权，完成开机入网过程，后续才能够使用网络提供的各种服务。5G网络的注册类型分为以下类型。3.1.3注册流程(1)初始注册。UE开机入网或从其他网络进入5G网络就会触发初始注册流程。(2)移动更新注册。UE一旦移动到新的TA(跟踪区)小区，这个新TA已经不属于UE的注册区域了，那么就要触发移动性更新注册。(3)周期性注册。周期性注册定时器超时，就会触发周期性注册，这种注册类似于心跳机制，目的是让网络知道UE在服务区处于开机状态。身份验证流程注册流程分为身份验证和NAS层注册两个阶段；NAS层将对用户的合法性和安全性进行验证，并生成后续需要使用的安全密钥；完成身份验证后，，UE将会触发NAS层注册信令流程，在网络侧建立UE上下文。NAS层注册流程3.2.1NR移动性管理流程分类 3.2.2NSA组网移动性管理流程3.2.3SA组网空闲态移动性管理流程3.2.4SA组网连接态移动性管理流程

3.2

NR移动性管理流程3.2.1NR移动性管理流程分类通过合理的功率分配，可以实现一定的小区覆盖。但是用户在移动过程中，超出小区的合理覆盖范围时，就需要考虑切换覆盖。移动性管理是移动网络下的一项基本功能，主要用于保证手机能够在移动的情况下享受无中断的业务服务。5G的移动性管理根据网络架构的不同可以分为以下2种（1）NSA场景移动性管理此场景主要为主辅小区

（PrimarySecondaryCell，PSCell）变更。根据目标小区与源小区是否同站，分为站内PSCell变更和站间PSCell变更。（2）SA场景移动性管理根据UE的状态可以分为连接态的移动性管理、Inactive态和空闲态的移动性管理。对于连接态移动性管理，根据执行的流程可以分为切换和重定向；对于Inactive态和空闲态的移动性管理，称为小区重选。NR移动性管理根据网络架构有如下类型：NSA场景移动性PSCell变更站内站间SA场景移动性连接态移动性切换重定向空闲态移动性小区重选NR移动性管理分类NSA场景移动性管理涉及的相关概念如下。（1）PCell：PrimaryServingCell，主站下的主小区。（2）PSCell：PrimarySecondaryCell，主辅小区。

（3）EN-DC：E-UTRA-NRDualConnectivity，LTE与NR双连接。3.2.2NSA组网移动性管理流程PSCell变更类型NSA组网时双连接场景下的NR同频小区间移动性管理，即PSCell小区的变更主要包括以下两种情况。（1）PSCell的站内变更是指PSCell变更为SgNB站内的其他小区，即SgNBModification（辅站修改）流程。（2）PSCell的站间变更是指PSCell变更为其他SgNB的小区，即SgNBChange（辅站变更）流程。PSCell站内和站间变更流程涉及的环节一致，如右图所示。PSCell站内变更信令流程PSCell站间变更信令流程3.2.3SA组网空闲态移动性管理流程对处于空闲态UE的管理包括：小区搜索PLMN选择小区选择小区重选1.小区搜索UE小区搜索关键过程：半帧同步，获取PCI组内ID帧同步，获取PCI组编号获取完整PCI获取小区信号质量获取小区其它信息PLMN选择开始UE选择上次注册的PLMN，是否成功？自动或手动选择PLMN在选择的PLMN上注册，是否成功？结束是否否是PLMN可以唯一标识一个通信运营商，由MCC(移动国家代码)和MNC(移动网络代码)组成。小区选择当UE从连接态转移到空闲态时，需要进行小区选择，选择一个SuitableCell驻留。UE进行小区选择的过程如下：1.根据在RRCConnectionRelease信息中分配的频点信息选择SuitableCell驻留。2.若选不到SuitableCell，则尝试选择在连接态时所在的最后一个小区，作为SuitableCell驻留。3.若仍选不到SuitableCell，则尝试采用StoredInformationCellSelection方式选择小区，寻找SuitableCell驻留。4.若仍选不到SuitableCell，则启用InitialCellSelection方式选择小区，寻找SuitableCell驻留。5.若InitialCellSelection方式也选不到SuitableCell，UE将进入AnyCellSelectionState。小区选择规则（又称S规则）Srxlev>0且Squal>0Srxlev=Qrxlevemeas–(Qrxlevmin+Qrxlevminoffset)–Pcompensation-QoffsettempSqual=Qqualmeas–(Qqualmin+Qqualminoffset)-QoffsettempQrxlevemeasQrxlevemeasQrxlevemeas参数名称参数的含义Srxlev小区选择接收电平值(dB)

Qrxlevmeas测量小区接收电平值(RSRP)Qrxlevmin小区要求的最小接收电平值(dBm)Qrxlevminoffset相对于Qrxlevmin的偏移量，防止“乒乓”选择Pcompensation补偿值，max(Pemax–Pumax,0)(dB)PemaxUE上行发射时，可以采用的最大发射功率(dBm)PumaxUE能发射的最大输出功率(dBm)[TS38.101]Qoffsettemp接入临时偏移，由gNodeB设置Squal小区选择接收信号质量值(dB)Qqualmeas测量小区接收信号质量值(RSRQ).Qqualmin小区要求的最小接收信号质量值(dB)Qqualminoffset相对于Qqualmin的偏移量，防止“乒乓”选择小区重选当UE正常驻留在一个小区后，会测量驻留小区和邻区的信号质量，根据小区重选规则选择一个更好的小区进行驻留。当前版本仅支持同频小区重选。小区重选过程：1.启动同频测量；2.根据小区质量和重选规则进行小区重选。同频/异频频点优先级(邻区相对服务小区)重选邻区启测影响重选判决影响同频同满足Srxlev>SintrasearchP和Squal>SintrasearchQ,可不测量；否则启动对邻区测量UE在服务小区驻留超过1s;满足S准则；在Treselection时间内，满足R准则R_n>R_s;异频同满足Srxlev>SnonintraSearhP和Squal>SnonintrasearchQ,可不测量；否则启动对邻区测量低服务小区电平或质量小于某门限，目标小区电平或质量大于某门限高始终需要测量只需要邻区满足质量或电平条件不同优先级邻区的小区重选区别

相邻小区优先级不同会影响对邻区的启动测量和重选判决条件。1.选择highestrankedcell在满足小区选择规则（即S规则）的同频邻区中，选择信号质量等级Rn最高的邻区作为highestrankedcell：R_n=Qmeas,n-QoffsetQmeas,n：基于SSB测量出来邻区的接收信号电平值，即邻区的RSRP值。Qoffset：小区重选偏置，Qoffset为SIB3广播的q-OffsetCell，可通过参数NRCellRelation.NCellReselOffset配置。重选触发过程2.选择bestcell在满足小区选择规则（即S规则）的同频邻区中，识别出信号质量满足如下条件的邻区：RSRPhighestrankedcell–RSRPn≤rangeToBestCellRSRPhighestrankedcell

:highestrankedcell的RSRP值。RSRPn：各邻区的RSRP值。rangeToBestCell：固定为3dB，在SIB2消息中指示。在highestrankedcell和满足上述条件的邻区中，选择小区中波束级RSRP值大于门限（当前版本固定为-86dBm），且波束个数最多的小区作为bestcell。3.小区重选判决判断bestcell是否同时满足如下条件。若满足，UE重选到该小区；若不满足，则继续驻留在原小区。UE在当前服务小区驻留超过1s。持续1s的时间内满足小区重选规则（又称R规则）：R_n>R_sR_n=Qmeas,n-QoffsetR_s=Qmeas,s+QhystQhystR_n1sQoffsetQmeas,sQmeas,nR_stimeRSRP/RSRQ3.2.4SA组网连接态移动性管理流程连接态移动性管理通常简称为切换，它是指对于在小区间移动的同步态的RRC连接态的UE，为了保障移动过程中的UE能够持续的接受网络服务，gNodeB对UE的空口状态保持监控，判断是否需要变更服务小区的过程。基于连续覆盖网络，当UE移动到小区覆盖边缘时，服务小区信号质量变差，邻区信号质量变好时，则触发基于覆盖的切换，有效地防止了由于小区的信号质量变差而造成的掉话，如右图所示。基于覆盖的切换示意图切换基本流程（1）触发环节。（2）测量环节。（3）判决环节。（4）切换环节。1.触发环节测量触发的启动因素包括：切换功能的开关是否配置邻频点服务小区的信号质量处理模式选择，根据切换前是否对邻区进行测量：测量模式：对候选目标小区信号质量进行测量，根据测量报告生成目标小区列表的过程。盲模式：不对候选目标小区信号质量进行测量，直接根据相关的优先级参数的配置生成目标小区或目标频点列表的过程。采用此方式时UE在邻区接入失败的风险高，因此一般情况下不采用，仅在必须尽快发起切换时才采用。测量对象报告配置其它配置1.RRC连接重配置2.执行测量（测量对象、报告配置、其它配置）UE根据gNodeB下发的测量配置消息(通过RRC连接重配置消息下发)进行相关测量，并将结果上报给gNodeB。其中测量配置消息主要包含以下信息。2.测量环节测量控制下发（续）①测量对象：包括测量系统、测量频点或测量小区等信息，用于指示UE对哪些小区或频点进行信号质量的测量。②报告配置：包括测量事件和事件上报的触发量等信息，指示UE在满足什么条件下上报测量报告，以及按照什么标准上报测量报告。③其它配置：包括测量GAP（间隔）、测量滤波等。3.判决环节。gNodeB根据UE上报的结果进行判决，决定是否触发切换,本环节主要包含以下3个方面的处理。（1）测量报告的处理。gNodeB按照先进先出方式（先上报先处理）对收到的测量报告进行处理，生成候选小区或候选频点列表。（2）切换策略的确定。切换策略是指gNodeB将UE从当前的服务小区变更到新的服务小区的流程方式。所涉及的基本切换策略定义如下：

切换：当切换作为一种切换策略描述时，切换指的是将业务从原服务小区的PS域变更到目标小区的PS域，保证业务连续性的过程。包括NR系统内的切换和系统间的切换。

重定向：重定向指gNodeB直接释放UE，并指示UE在某个频点选择小区接入的过程。（3）目标小区或目标频点列表的生成根据上报测量报告的邻区信息生成切换的目标小区，如果切换策略是重定向，则需确定好目标频点列表。4.切换环节。gNodeB根据决策结果，控制UE切换到目标小区，完成切换。

当切换策略为切换时，gNodeB将从目标小区或目标频点列表中选择质量最好的小区发起切换请求，具体过程如下：切换准备：源gNodeB向目标gNodeB发起切换请求消息（HandoverRequest或HandoverRequired）。如果目标gNodeB准入成功，目标gNodeB返回响应消息（HandoverRequestAcknowledge或HandoverCommand）给源gNodeB，则源gNodeB认为切换准备成功，执行下一步。如果目标gNodeB准入失败，目标gNodeB返回切换准备失败消息（HandoverPreparationFailure）给源gNodeB，则源gNodeB认为切换准备失败，等待下一次测量报告上报时再发起切换。切换执行：源gNodeB进行切换执行判决。若判决执行切换，源gNodeB下发切换命令给UE，UE执行切换和数据转发。UE切换目标小区成功后，目标gNodeB返回ReleaseResource消息给源gNodeB，源gNodeB释放资源。事件描述规则使用方法A1服务小区高于门限值触发条件：Ms-Hys>Thresh撤消条件：Ms+Hys<ThreshA1用于停止异频/异系统测量A2服务小区低于门限值触发条件：Ms+Hys>Thresh撤消条件：Ms-Hys<ThreshA2用于启动异频/异系统测量A3邻区质量高于服务小区质量触发条件：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Mp+Ofp+Ocp+Off撤消条件：Mn+Ofn+Ocn+Hys<Mp+Ofp+Ocp+OffA3用于启动同频/异频切换请求A4邻区高于门限值触发条件：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh撤消条件：Mn+Ofn+Ocn+Hys<ThreshA4用于启动异频切换请求A5服务小区低于门限值1，邻区高于门限值2触发条件：Mp+Hys<Thresh1Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh2撤消条件：Mp-Hys>Thresh1Mn+Ofn+Ocn+Hys<Thresh2A5用于启动异频切换请求A6邻区高出服务小区的偏滞触发条件：Mn+Ocn-Hys>Ms+Ocs+Off撤消条件：Mn+Ocn+Hys<Ms+Ocs+OffA6用于载波聚合中测量上报分为周期性上报和事件型上报两类；其中事件触发上报是协议中为切换测量与判决定义的一个概念，涉及6类5G系统内切换触发事件和2类异系统切换触发事件。事件描述规则使用方法B1异系统邻区高于门限值触发条件：Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh撤消条件：Mn+Ofn+Ocn+Hys<ThreshB1用于启动异系统切换请求B2服务小区低于门限值1，异系统邻区高于门限值2触发条件：Mp+Hys<Thresh1Mn+Ofn+Ocn-Hys>Thresh2撤消条件：Mp-Hys>Thresh1Mn+Ofn+Ocn+Hys<Thresh2B2用于启动异系统切换请求异系统事件Mn：邻区测量结果，不考虑任何偏移。Ofn：邻区频率的特定频率偏置，由参数QoffsetFreq（频率偏置）决定，此参数在测量控制消息的测量对象中下发。Ocn：邻区的小区偏移量，由参数CIO（CellIndividualOffset，小区独立偏置）决定，每个邻区单独配置，当该值为0时不在测量控制消息中下发，不为0时通过测量控制消息下发。此参数用于控制同频测量事件发生的难易程度，该值越大越容易触发同频测量报告上报。在配置邻区