5G standalone access registratio

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本文在原文基础上略作删改，以适合自己阅读。

标题中的registration相当于4G中的attach。

这个流程的大概步骤为：

1. 通过 SSB decode 和 RACH procedure，进行 DL/UL sync。
2. 发送RRC setup request，建立SRB0。
3. 发送RRC setup，建立SRB1。
4. 通过NGAP接口，发送Initial UE Message，并进行registration request。
5. NAS流程，进行一些UE identity的传输，Authentication，Security方面的工作。
6. AS UE Capability的传输，AS Security方面的工作。
7. SRB2和DRB的建立。
8. Registration Complete，建立 PDU session。

• Random Access Request (MSG1)：在 Initial RRC setup 中，进行的RACH procedure 类型为 Contention Based Random Access。
  此类型下，UE从一个共享的 preamble pool 中选择一个random Preamble，发送给 gNB。
  由于是在共享的pool中选择preamble，所以可能与其他UE冲突，因此需要gNB进行 contention resolution。
• Random Access Response (MSG2)：收到preamble后，gNB申请TC-RNTI和上下行的调度资源。并通过PDSCH发送 Random Access Response。其中包含RA-preamble identifier，timing alignment information，initial uplink grant，temporary C-RNTI。 一个PDSCH可以将RA response传给多个UE。 当UE发送preamble后，它会在PDCCH上监测、等待在一个RA response window之内的RA response：
  • 若UE收到的 RA resp 中的 RA-preamble identifier与它发送的相同，则成功，UE发送后续的UL scheduling info。
  • 若未收到 RA resp，或收到的 RA resp 中的 RA-preamble identifier 与它发送的不同，则失败。 此时若 RA attempt 次数小于10，则继续尝试RA，否则RA失败。
• RRC Setup Request (MSG3)：主要包含 ue-identity，establishment cause。
  ue-identity 是 0 ~ -1 之间的一个随机值，它被UE用于 decoding MSG4 RRC Setup 时的 contention resolution。
  RRC Setup Request 使用 gNB 在 MSG2 中提供的 grant 发出，通过UL_CCCH的SRB0上发出。
• RRC Setup (MSG4)：主要用于建立SRB1，以及进行 contention resolution。
  携带了以下信息：
  • radioBearerConfig {srb-ToAddModList},
  • masterCellGroup { cellGroupId, rlc-BearerToAddModList, mac-CellGroupConfig, physicalCellGroupConfig }
• RRC Setup Complete + Registration Request ：UE 发送 RRC Setup Complete，并在其中的 dedicatedNAS-Message 中携带一个 Registration Request。
  gNB收到此消息后，select 用于此 session 的 AMF，并且为 UE allocate 一个 RAN UE NGAP ID。 AMF 将使用此 id 来定位 gNB 中的 UE context。
• Initial UE Message：gNB将此信息发给 selected AMF。它携带着 Registration Request。 它还携带着 RAN UE NGAP ID 和 RRC Establishment Cause。
• Authentication and NAS Security：CN通过此流程来验证当前UE是否为合法UE。
  AMF 将 selected NAS security algorithm 发给 UE，并请求 UE 通过 NAS security mode command 发送 IMEISV。
• Initial Context Setup Request：AMF allocate 一个 AMF UE NGAP ID，gNB 将用它来定位 AMF 中的 UE context。此消息会携带此ID。
  本消息用于启动 initial context establishment process。 它主要包含 Registration Accept。它还包含 UE security capability，security key 等。
• AS UE Capability + AS Security：gNB可通过 capability enquiry 向 UE 查询其 capability，并将此信息传给 AMF。
  gNB可通过 Security Mode Command 向 UE 通知开始 integrity protection 和 encryption。 自此 downstream encryption 就开始了。
  UE 根据收到的 Security Mode Command 中的 integrity protection 和 encryption algorithm 生成 key，并通过 Security Mode Complete 将其发出。 自此 upstream encryption 开始了。
• SRB2 and DRB establishment：gNB 向 UE 发送 RRC Reconfiguration 来建立 SRB2 和 DRB。 当 SRB2 和 DRB 成功建立后，UE向 gNB 回复 RRC Reconfiguration Complete。 gNB收到后，通过 Initial Context Setup Response 向 AMF 通知。
• Registration Complete + PDU Session Establishment：UE 向 AMF 发送 Rigistration Complete 和 PDU session establishment。
  AMF 向 gNB 发送 PDU Session Resource Setup Request，携带要建立的 PDU session list。以及对应的 QoS flows。