5G与4G的RRC协议之异同

什么是无线资源控制（RRC）？

我们知道，在移动通信中，无线资源管理是非常重要的一个环节，首先介绍一下什么是无线资源控制（RRC）。

手机和网络通过无线信道相互通信，彼此交换大量的信息，因此双方需要一种控制机制来交换配置信息并达成一致，这种控制机制就是RRC，即无线资源控制，我们可以把它理解为终端UE和网络相互沟通的共同语言，这个语言让网络和用户终端UE配合默契。

在5G中，RRC子层的主要服务和功能包括：

- 广播与AS和NAS相关的系统信息;

- 由5GC或NG-RAN发起的寻呼;

- 建立，维持和释放UE与NG-RAN之间的RRC连接，包括：

载波聚合的添加，修改和释放;

-在NR内部或在E-UTRA和NR之间添加，修改和释放双连接。

安全功能包括密钥管理;

-信令无线承载（SRB）和数据无线承载（DRB）的建立，配置，维护和发布;

- 移动功能包括：

-切换和报文转移;

-UE小区选择和重选以及小区选择和重选的控制;

-RAT间移动性。

-QoS管理功能;

-UE测量报告和控制报告;

-无线链路故障的检测和恢复;

-NAS向/从UE传送NAS的消息。

与4G(LTE)的RRC相比，你觉得还有哪些异同吗？

一、协议架构

从RRC协议的组织架构来看，5G(NR)与协议非常相似。具体章节名称仍然几乎相同，仍以RRC连接建立、RRC重新配置、身份验证、加密、承载建立等为关键要素。其中一些信息元素略有不同，这因为在某些地方需要4G参数与5G等效项 。

二、无线测量

5G(NR)网络中测量配置仍以与测量对象和报告配置相同的方式完成，并且将它们绑定在一起的实际测量指令也仍然存在。事件A1到A6和B1+B2看起来非常熟悉并且与LTE中的用途相同。

三、系统消息

MIB和SIB也具有相同的用途，但它们的处理方式略有不同。虽然MIB和SIB1始终定期广播，但所有其他SIB不一定必须广播，而是可以在终端(UE)连接到小区后由UE请求。如果小区实际上会以这种方式配置或者它们也将被广播。

四、RRC-Inactive

这是4G(LTE)中不存在的一项RRC状态，它位于RRC-Idle和RRC-Connected状态之间。在这种状态下终端(UE)允许释放无线承载，但同时保留用户到核心网络的信令连接和用户数据隧道。在5G(NR)网络中这将被大量使用，因为当今的核心网络连接的现代智能手机世界中经常建立和拆除，而许多应用程序在后台运行，它们需要保持活动状态才能使其TCP连接保持打开状态。

五、计数器检查(Counter Check)

这是在4G(LTE)中已经定义了的。该规范指出网络可以使用该过程来检查设备认为到目前为止已经传输了多少数据，然后与基于相同网络的计数器进行比较。这允许检测数据包插入攻击。该规范没有说明是否以及如何实际使用此过程，但我仍然发现有人花时间指定这一点很有趣。

5G 无线资源控制的三种状态

5G NR上RRC支持三种状态，RRC_IDLE、RRC_INACTIVE 、RRC_CONNECTED，是的，5G与3G/4G并不相同，相较于4GLTE只有RRC IDLE和RRCCONNECTED两种RRC状态，5G NR引入了一个新状态——RRC INACTIVE。

5G为什么要引入RRC INACTIVE状态？

原因很简单，为了减少信令和功耗。5G要面向万物互联，要连接大量的依靠电池供电的终端，这些终端的电池寿命动辄需维持5-10年，否则维护成本太高。同时，关键任务型物联网要求超低的时延，任务触发时，首个数据包必须快速的传送到网络或终端。此外，在大规模物联网下，大量的设备零星传送少量的数据，会带来过高的信令开销。

一边是要降低用户设备功耗，一边是需要快速接入，降低时延，同时还要减少信令开销，要兼顾三者（对5G要求真是多啊），5G就引入了RRC INACTIVE状态。

在RRC INACTIVE状态下，终端处于省电的“睡觉”状态，但它又要随时待命，所以仍然保留部分RAN上下文（安全上下文，UE能力信息等），始终保持与网络连接，并且可以通过类似于寻呼的消息快速从RRC INACTIVE状态转移到RRC CONNECTED状态，且减少信令数量。

需要指出的是，对于RRC状态，3GPP目前为止还在继续研究，就是上面的FFS（未来继续研究的），即在RRC_INACTIVE下网络是否始终配置基于RAN的通知区域，如果确定不总是配置基于RAN的通知区域，则未来继续研究UE行为来达到目的。

下图是5G与4G网络之间的网络状态迁移。

这三个状态的特征如下：

RRC_IDLE（空闲模式）：

PLMN选择;

广播系统信息;

小区重选移动性;

移动终止数据的寻呼由5GC发起;

移动终接数据区域的寻呼由5GC管理;

由NAS配置的用于CN寻呼的DRX。

RRC_INACTIVE去激活模式 ：

PLMN选择;

广播系统信息;

小区重选移动性;

寻呼由NG-RAN（RAN寻呼）发起;

基于RAN的通知区域（RNA）由NG-RAN管理;

由NG-RAN配置的RAN寻呼DRX;

为UE建立5GC-NG-RAN连接（包括控制面 / 用户面）;

UE AS报文存储在NG-RAN和UE中;

NG-RAN知道UE所属的RNA。

RRC_CONNECTED（连接模式）：

为UE建立5GC-NG-RAN连接（包括控制面 / 用户面）;

UE AS报文存储在NG-RAN和UE中;

NG-RAN知道UE所属的小区;

向或从UE传输单播数据;

网络控制移动性，包括测量。

好了，关于5G无线资源控制就简述到此。那么关于5G和4G的RRC（Radio Resource Control）协议在某些方面存在异同。

下面是它们之间的一些区别和相似之处.

异同点

1. 目标：5G和4G都是移动通信技术，旨在提供无线通信服务。它们的RRC协议均用于控制无线资源分配、功率控制、移动性管理等方面的功能。

2. 架构：5G和4G的网络架构存在一定的差异。4G采用了分层结构，包括无线接入网络（RAN）和核心网络（CN）。而5G采用了云原生架构，其中的RAN及控制器（RAN-C）与核心网（CN）之间的界限模糊。这就意味着5G的RRC协议可能会涉及到更多的接口和协议。

3. 频谱效率：5G相较于4G具备更高的频谱效率，主要通过更高的调制和编码技术、更好的信道利用和资源分配算法来实现。这导致5G的RRC协议需要更高级的算法和机制来实现更高的性能。

4. 特征：5G的RRC协议具备更低的时延、更大的容量和更广的覆盖范围，这主要得益于5G在设计上对大规模MIMO（Massive MIMO）、波束赋形（Beamforming）以及新的调度/资源分配算法的应用。

5. 功能：两种协议都需要处理移动性管理、无线连通性管理、功率控制、资源分配等方面的功能。然而，5G的RRC协议还支持更多的功能，例如低时延通信、大规模物联网连接等。

6. 安全性：5G的RRC协议在安全方面更具备挑战性，并加强了对身份认证、数据加密、终端设备安全等方面的需求，以应对更复杂的网络安全威胁。

区别

1. 频段：4G主要运行在LTE频段（例如700 MHz、2.6 GHz等），而5G则在更高的频段（例如毫米波段）上工作。因此，5G的RRC协议需要进行更大程度的频谱规划和管理。

2. 管理划分：5G的RRC协议引入了新的管理划分概念，将无线资源划分为小区（Cell）和服务区（Service Area），以支持更精细的资源控制、容量管理和干扰协调。

3. 可配置性：5G的RRC协议提供了更灵活的配置选项，可以针对不同的应用场景进行定制，以满足不同业务需求。

综上所述，尽管5G和4G的RRC协议在一些方面存在共同之处，但它们在架构、频谱利用、功能和安全性等方面都存在差异，这主要是由于5G的目标是进一步提升无线通信的性能和能力。

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