5G RRC狀態(tài)及轉(zhuǎn)換
從LTE開始,無線網(wǎng)絡(luò)的目標是允許UE保持在“始終連接”模式,這有效地涵蓋了許多場景,例如初始建立連接或過渡到UE可以開始與網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)的狀態(tài)。在RAN2#98會議期間,NR引入了INACTIVE狀態(tài),該狀態(tài)被建模為獨立的RRC狀態(tài)。其實在層2還考慮了許多狀態(tài)轉(zhuǎn)換案例,并就如何實現(xiàn)這些案例做出了決定。如何準確地引用INACTIVE狀態(tài)以及CONNECTED是否引用特定RRC狀態(tài)或是否應(yīng)該有一種方法來指示UE具有AS上下文,而不管其處于何種RRC狀態(tài)。
在3G時代,也就是UMTS系統(tǒng)中引入了不同的RRC狀態(tài)。參考TS 25.331,從NAS層的角度來看,UE可以處于空閑模式或連接模式,因此連接模式包括另外四種不同的RRC狀態(tài):URA_PCH、CELL_PCH、CellL_FACH和CELL_DCH。當準確的RRC狀態(tài)不重要時,這種方法允許區(qū)分IDLE和CONNECTED模式,但更重要的是強調(diào)UE具有AS上下文。同時,可以參考特定RRC狀態(tài),例如CELL_DCH。

對于NR系統(tǒng),可能會出現(xiàn)與UMTS中完全相同的術(shù)語問題:有時需要指示UE處于CONNECTED模式,這意味著它具有as上下文,而有時需要參考特定的RRC狀態(tài)(例如,INACTIVE或ACTIVE/CONNECTED)??紤]到NR第2階段和第3階段規(guī)范已經(jīng)將RRC狀態(tài)稱為RRC_IDLE、RRC_INACTIVE和RRC_CONNECTED,可以通過如下圖2所示區(qū)分特定的RRC狀態(tài)和“模式”。該方法的另一個優(yōu)點是它與LTE技術(shù)(只有IDLE和CONNECTED)在邏輯上一致,并且當連接到5G CN時也可能具有INACTIVE狀態(tài)。

避免術(shù)語歧義的一種更激進的方法是將RRC_CONNECTED狀態(tài)重命名為RRC_ACTIVE,如圖3所示。換句話說,CONNECTED模式將包含兩種RRC狀態(tài):RRC_INACTIVE和RRC_ACTIVE。優(yōu)點是CONNECTED模式將明確地指代AS模式,并且不會與圖2所示的相應(yīng)RRC狀態(tài)混淆。這種方法的缺點是,即使NR RRC_ACTIVE將直接對應(yīng)于LTE CONNECTED,名稱也會不同。

圖4提供了NR RRC狀態(tài)機的高級概述,以及RRC狀態(tài)之間的可能轉(zhuǎn)換。INACTIVE被建模為獨立的RRC狀態(tài),因此可以設(shè)想以下狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況:
從IDLE到CONNECTED以及從CONNECTED到IDLE;
從已連接到未激活,以及從未激活到已連接;
從停用到空閑。

關(guān)于從INACTIVE狀態(tài)到IDLE狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換,可能存在各種錯誤情況,因此UE丟失其上下文或重新排序以重新建立其RRC連接和AS上下文。除此之外,還有由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部RRM機制觸發(fā)的正常RRC連接釋放過程。即使可以假設(shè)沒有用戶面活動的UE將長時間保持在INACTIVE狀態(tài),但不能假設(shè)網(wǎng)絡(luò)將無限地保持UE處于該狀態(tài);也不能強制執(zhí)行這種網(wǎng)絡(luò)行為。此外,即使網(wǎng)絡(luò)原則上可以在不通知UE的情況下刪除UE上下文,并在下一次連接嘗試時要求其建立新連接,但這不是運行整個系統(tǒng)的最有效方式,因為UE將需要更多時間來恢復(fù)其連接。除此之外,某些潛在特征的功能,例如INACTIVE中的數(shù)據(jù)傳輸,將要求網(wǎng)絡(luò)保持UE上下文,結(jié)果,網(wǎng)絡(luò)仍將尋求發(fā)送明確指示以釋放UE RRC連接。

用于將UE從INACTIVE重新配置為IDLE的基線過程是使得網(wǎng)絡(luò)首先將UE帶到CONNECTED模式,從該模式可以將其連接釋放到IDLE。然而,如圖5所示,它將涉及在gNB和UE之間交換的大量RRC消息,因為前者必須尋呼UE(1條消息),確保其已進入CONNECTED模式(3條消息用于基線恢復(fù)過程),并最終釋放連接(1條信息)。當網(wǎng)絡(luò)確實有理由將UE移動到CONNECTED狀態(tài)之后,可以將其釋放到IDLE時,該動作序列更適用于這種情況。
減少RRC消息數(shù)量的最簡單方法之一是允許網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)請求消息發(fā)送消息(例如RRCConnectionRelease)。相應(yīng)的一組消息如下圖5所示,涉及UE和網(wǎng)絡(luò)之間交換的3個RRC消息。響應(yīng)消息是否應(yīng)該始終加密并通過SRB1發(fā)送,以便UE可以信任它,或者是否也允許通過SRB0發(fā)送響應(yīng)消息。

從圖5中可以看出,仍需要3個RRC消息將UE從INACTIVE移動到IDLE,可以認為,將UE從一個功率有效狀態(tài)移動到另一個功率高效狀態(tài)是一個簡單操作的巨大信令開銷。進一步最小化RRC消息數(shù)量的解決方案之一是對RRC尋呼消息采用新的原因值,這將指示UE釋放其連接。如圖6所示,一旦UE從網(wǎng)絡(luò)接收到尋呼+釋放指示,它將向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送“完成”消息,確認接收到該尋呼指示符。如果網(wǎng)絡(luò)從UE接收到響應(yīng),則它將知道UE已經(jīng)接收到尋呼并且將釋放其連接;否則網(wǎng)絡(luò)可以考慮重新發(fā)送尋呼消息。

作為圖6所示解決方案的進一步優(yōu)化,可以考慮從UE中刪除“完整”消息。此解決方案已經(jīng)存在于UMTS規(guī)范中,但由于沒有來自UE的“響應(yīng)”,因此有些不可靠。換言之,當網(wǎng)絡(luò)發(fā)出帶有“釋放”命令的尋呼消息時,后者不知道UE是否接收到該尋呼消息,因此不知道如何到達該尋呼消息。另一方面,處于INACTIVE狀態(tài)的UE也可以接收CN尋呼消息,這意味著即使UE錯過了RAN級尋呼,它仍將對網(wǎng)絡(luò)稍后可能發(fā)送的CN尋呼采取行動。
