[4G/5G/6G专题基础-157]: 无线数据承载DRB与无线信令承载SRB

Posted 2022-09-12 文火冰糖的硅基工坊

目录

​​第1章 无线承载概述​​

​​1.1 协议栈 (LTE为例）​​

​​1.2 什么是无线承载Radio Bear?​​

​​1.3 LTE的无线承载​​

​​1.4 5G的无线承载Qos flow​​

​​1.5 4G与5G的区别 ​​

​​第2章 无线承载的类型​​

​​2.1 根据级别分(LTE为例）​​

​​2.2 根据用途分​​

​​2.3 按照创建的时机分​​

​​2.4 小区系统级静态无线承载​​

​​2.5 手机专有级动态无线承载​​

​​2.6 什么是用户专有的SRB？​​

​​2.7 什么是用户专有的DRB？​​

​​第3章 无线承载建立流程​​

​​3.1 基本流程​​

​​3.2 S1接口信令面标识​​

​​3.3 S1接口数据面与其标识​​

​​附录：常见词汇​​

​​参考：​​

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第1章 无线承载概述

1.1 协议栈 (LTE为例）

注意：协议栈中本身并没有无线承载层！！！

无线承载只是各层协议栈在L3层的服务访问点。

1.2 什么是无线承载Radio Bear?

Radio Bearer (RB)是基站为UE分配不同层协议实体及配置的总称，包括PDCP协议实体、RLC协议实体、MAC协议实体和PHY分配的一系列资源等。

RB是Uu接口连接eNodeB和UE的通道（包括PHY、MAC、RLC和PDCP），任何在Uu接口上传输的数据都要经过RB。

RB包括SRB和DRB，SRB是系统的信令消息实际传输的通道，DRB是用户数据实际传输的通道。SRB0是缺省承载，UE在RRC_IDLE时该承载已经存在。

（1）无线承载是L3层的软件实体

• 无线承载分为信令承载和数据承载；
• 信令承载又分为特定UE专有信令承载和所有UE共享的公共信令承载。
• 数据承载都是特定UE专有的数据承载

（2）无线承载类似TCP/IP的socket

• 无线承载不是空口协议栈的某一层，而是一个服务访问点。
• Socket是构建在TCP/IP/MAC之上，而无线承载RB是构建在L2 High(PDCP)之上的。
• 无线承载是基站与UE之间的无线连接
• 信令连接称为RRC连接，由称为信令承载SRB，用于发送和接收RRC信令
• 数据连接称为数据承载DRB，用于发送和接收手机的业务数据（TCP/IP包）

（3）RB是UE和基站之间无线连接的格式集

就是传输UE信令或数据的空口协议L1、L2层的格式问题，

就是传输UE信令或数据的物理信道、传输信道、逻辑信道的配置问题。

只要UE和基站之间有L3信令或业务数据传输，必须有对应的无线承载。

至于无线承载RB如何映射底层的协议格式以及各个逻辑信道，不同厂家的实现方式不同。

（4）RRC是管理RB的协议实体

通过RRC信令连接的RRC消息的交互完成RB的建立、修改以及释放等功能。

通俗的讲，RRC信令连接指的是UE和eNodeB之间建立的SRBx, 因为标准规定SRB0是不需要通过信令建立的，UE在RRC_IDLE状态时就可以获得SRB0的配置和资源，可以直接使用SBR0发送信令。

系统中业务发起的过程，就是通过SRB0上传输信令建立SRB1, SRB1建立之后UE就进入RRC_Connected状态；

进一步，通过SRB1信令承载传输信令建立SRB2用来传输NAS信令；

利用SRB1传输信令建立DRB来传输用户数据，在业务过程中通过SRB1进行管理；

当业务结束后，SRB1上传输的信令可以将所有的DRB、SRB释放，使得UE进入到RRC_IDLE状态，在需要时UE唯一可以直接使用的资源就是SRB0，而且需要在完成随机接入之后进行。

1.3 LTE的无线承载

在LTE系统中，一个UE到一个P-GW(PDN-Gateway)之间，具有相同QoS待遇的业务流称为一个EPS (Evolved Packet System)承载，如下图所示：

 EPS承载中UE到eNodeB空口之间的一段称为无线承载RB；

eNodeB到S-GW (ServingGateway)之间的一段称为S1 承载。无线承载与S1 承载统称为E-RAB （Evolved RadioAccess Bearer）——即Uu口和S1承载合称。无线承载根据承载的内容不同分为SRB (Signaling Radio Bearer)和DRB (Data RadioBearer)。

SRB承载控制面（信令）数据，根据承载的信令不同分为以下三类SRB：

        1. SRB0 承载RRC连接建立之前的RRC信令， 通过CCCH逻辑信道传输， 在RLC层采用TM模式；
　　2. SRB1 承载RRC信令(可能携带一些NAS信令)和SRB2 建立之前的NAS信令， 通过DCCH逻辑信道传输，在RLC层采用AM模式；
　　3. SRB2 承载NAS信令，通过DCCH逻辑信道传输，在RLC层采用AM模式。SRB2 优先级低于SRB1，在安全模式完成后才能建立SRB2；
　　DRB承载用户面数据，根据QoS不同，UE与eNodeB之间可同时最多建立8个DRB。

1.4 5G的无线承载Qos flow

端到端的EPS承载，取而代之的是端到端的Qos Flow

（2）Qos Flow与EPS承载最重要的区别是，Qos Flow无须端到端的信令，就可以动态创建。

（3）Qos Flow被切成两段：无线空口侧的DRB承载和核心网侧的Qos Flow

（4）Qos Flow与DRB承载可以通过SDAP协议进行动态映射, 这种动态映射，提升了QosFlow创建的效率，避免了LTE需要通过端到端的信令才能创建的低效。

1.5 4G与5G的区别 

LTE EPC承载 = 无线承载 + 核心网隧道

NR Flow = 无线承载 + 核心网隧道  

第2章 无线承载的类型

2.1 根据级别分(LTE为例）

• 小区级的无线承载
• UE级别的无线承载

2.2 根据用途分

• 用于传输基站与UE之间的RRC信令的承载为信令承载SRB。
• 用于传输基站与UE之间的业务数据的承载为数据承载DRB。

2.3 按照创建的时机分

• 静态承载SRB0
• 动态承载SRBx、DRB

2.4 小区系统级静态无线承载

（1）MIB和SIB消息的无线承载, 在Cell setup阶段建立，通过小区级的BCCH信道发送。

（2）寻呼消息的无线承载，在Cell setup阶段建立，通过小区级的PCCH信道发送。

（3）UE随机接入的无线承载，是一个特殊的无线承载。在Cell setup阶段建立，为所有UE共享，并通过RACH信道发送与接收。

2.5 手机专有级动态无线承载

• SB0的无线承载，在发起随机接入时建立，并通过Cell setup就已经建立的RACH信道发送与接收。
• SRBx：随机接入RACH之后，为UE建立的专有信令承载。
• DRB：随机接入RACH之后，为UE建立的专有数据承载。

2.6 什么是用户专有的SRB？

信令无线承载”（SRB）定义为仅仅用于RRC和NAS消息传输的无线承载（RB）。包括PDCP-C协议实体、RLC协议实体、MAC协议实体和PHY分配的一系列资源等。

更具体地讲，定义如下三种SRB：

-  SRB0用于RRC 消息，使用CCCH逻辑信道；也就是SRB0在RLC实体的传输类型是TM模式, 不需要加密，是下随机接入成功后，为终端建立的默认信令承载。

-  SRB1 用于RRC 消息, 使用DCCH逻辑信道；同时对于NAS消息，SRB1先于SRB2的建立，RLC实体的传输类型是AM或UM模式

-  SRB2 用于NAS消息，使用DCCH逻辑信道。SRB2要后于 SRB1建立，并且总是由E-UTRAN在安全激活后进行配置。

-  SRBx...........................

每个终端用户不同的信令信令承载，都需要创建新的底层（包括PDCP, RLC., MAC层）的实体。

2.7 什么是用户专有的DRB？

数据无线承载”（DRB）定义为仅仅用于UE和基站的空口之间的用户面IP数据包的无线承载。包括PDCP-U协议实体、RLC协议实体、MAC协议实体和PHY分配的一系列资源等。

根据QoS不同，一个UE与eNodeB之间可同时最多建立8个DRB。

注意：DRB承载的不是RRC层的RRC消息，而是终端与核心网数据网关之间的IP数据包。

第3章 无线承载建立流程

3.1 基本流程

信令连接包括：

• Uu接口的专用RRC连接
• S1接口的专用S1连接

专用信令连接的目的是的:

• 建立专用的数据连接E-RAB
• 信令消息交换

在RRC层，有一个非常重要的概念，就是SRB（信令无线承载）与DRB（数据无线承载）

3.2 S1接口信令面标识

3.3 S1接口数据面与其标识

附录：常见词汇

参考：

[4G&5G专题-59]：L3 RRC层-RRC层概述与总体架构、ASN.1消息、无线承载SRB, DRB、终端三种状态、MIB, SIB,NAS消息类型_文火冰糖的硅基工坊的博客

[深入研究4G/5G/6G专题-40]: URLLC-11-《3GPP URLLC相关协议、规范、技术原理深度解读》-5-5G Qos原理与架构: 切片、PDU会话、QosFlow、5QI、DRB_文火冰糖的硅基工坊的博客