【5G NR】UE注册流程

作者：柒号华仔
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1. 流程图

UE注册流程

2. 详细流程解析

1. RRC Setup Request

• 名称：RRC连接建立请求
• 方向：UE->gNB
• 解析：UE向gNodeB发送RRCSetupRequest消息（在初始的RA中，Msg3传输的是RRCSetupRequest消息），RRCSetupRequest消息携带RRC建立原因和UE标识，请求建立RRC连接。其中UE标识可以是S-TMSI或随机数，如果上层提供了S-TMSI，则携带S-TMSI信息给gNodeB；如果没有S-TMSI信息，则生成一个随机数。

2.RRC Setup

• 名称：RRC设置
• 方向：gNB->UE
• 解析：消息中携带SRB1资源配置的详细信息

3.RRC Setup Complete(Registration Request)

• 名称：RRC连接建立完成
• 方向：UE->gNB
• 解析：UE根据RRCSetup消息指示的SRB1资源信息，进行无线资源配置，然后发送RRCSetupComplete消息给gNodeB,携带selectedPLMN-Identity、registeredAMF、s-nssai-list和NAS消息，NAS消息即UE注册请求（Registration Request）。

4.Initial UE Message(Registration Request)

• 名称：初始UE消息
• 方向：gNB->AMF
• 解析：gNB为UE分配UE-NGAP-ID，根据selectedPLMN-Identity、registeredAMF、s-nssai-list选择AMF节点，然后将RRCSetupComplete消息中携带的NAS通过Initial UE Message发送给AMF，触发NG-C连接建立

5.Downlink NAS Transport(Identity Request)

• 名称：下行NAS传输（Identity查询）
• 方向：AMF->gNB
• 解析：AMF向下发送Identity Request，要求UE将身份信息传给AMF

6.DL Information Transfer(Identity Request)

• 名称：下行信息传输（Identity查询）
• 方向：gNB->UE
• 解析：gNB进行NGAP解码，取出NAS数据后发送给UE

7.UL Information Transfer(Identity Response)

• 名称：上行信息传输（Identity查询回复）
• 方向：UE->gNB
• 解析：UE将身份信息放入Identity Response，回复给AMF，该身份信息类型取决于AMF Identity Request的请求,实际中基本为SUCI

8.Uplink NAS Transport(Identity Response)

• 名称：上行NAS传输（Identity查询回复）
• 方向：gNB->AMF
• 解析：gNB取出NAS消息Identity Response，经过NGAP封装后发给AMF

9.Downlink NAS Transport(Authentication Request)

• 名称：下行NAS传输（鉴权请求）
• 方向：AMF->gNB
• 解析：AMF向下发送Authentication Request，消息中包含一组由HSS所产生的鉴权的参数

10.DL Information Transfer(Authentication Request)

• 名称：下行信息传输（鉴权请求）
• 方向：gNB->UE
• 解析：gNB进行NGAP解码，取出NAS数据后发送给UE

11.UL Information Transfer(Authentication Response)

• 名称：上行信息传输（鉴权回复）
• 方向：UE->gNB
• 解析：UE收到网络侧给出的鉴权参数后UE会触发鉴权算法，UE触发算法后会产生一组参数，这组参数的作用是为了与AUTHENTICATION REQEUT携带的鉴权参数来做比较，如果参数一致UE就会认为是一个合法的网络，完成UE对网络的鉴权，完成比较后会将结果回复给AMF

12.Uplink NAS Transport(Authentication Response)

• 名称：上行NAS传输（鉴权回复）
• 方向：gNB->AMF
• 解析：gNB取出NAS消息Authentication Response，经过NGAP封装后发给AMF

13.Downlink NAS Transport(SecurityMode Command)

• 名称：下行NAS传输（安全模式命令）
• 方向：AMF->gNB
• 解析：AMF向下发送SecurityMode Command，进行NAS消息加密和完成性保护

14.DL Information Transfer(SecurityMode Command)

• 名称：下行NAS传输（安全模式命令）
• 方向：gNB->UE
• 解析：gNB进行NGAP解码，取出NAS数据后发送给UE

15.UL Information Transfer(SecurityMode Complete)

• 名称：上行信息传输（安全模式完成）
• 方向：UE->gNB
• 解析：UE根据SecurityModeCommand消息指示的NAS完整性保护和加密算法，派生出密钥，然后向gNB回复SecurityModeComplete消息

16.Uplink NAS Transport(SecurityMode Complete)

• 名称：上行NAS传输（安全模式完成）
• 方向：gNB->AMF
• 解析：gNB取出NAS消息SecurityMode Complete，经过NGAP封装后发给AMF

17.Initial Context Setup Request

• 名称：初始上下文建立请求
• 方向：AMF->gNB
• 解析：AMF向gNodeB发送INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST消息，启动初始上下文建立过程

18.SecurityMode Command

• 名称：安全模式命令
• 方向：gNB->UE
• 内容：gNB向UE发送SecurityModeCommand消息，通知UE启动RRC完整性保护和加密过程。

19.SecurityMode Complete

• 名称：安全模式建立完成
• 方向：UE->gNB
• 内容：UE根据SecurityModeCommand消息指示的RRC完整性保护和加密算法，派生出密钥，然后向gNB回复SecurityModeComplete消息

20.RRC Reconfiguration

• 名称：RRC重配
• 方向：gNB->UE
• 内容：gNB向UE下发携带srb-ToAddModList信元的RRCReconfiguration消息，指示UE建立SRB2和DRB。

21.RRC Reconfiguration Complete

• 名称：RRC重配完成
• 方向：UE->gNB
• 内容：UE收到RRCReconfiguration消息后，建立SRB2和DRB。UE根据消息指示建立对应的PDCP实体并配置相关安全参数，建立并配置RLC实体，建立并配置DCCH信道。
  SRB2和DRB建立成功后，UE向gNodeB回复RRCReconfigurationComplete消息。

22.Initial Context Setup Response

• 名称：UE初始上下建立完成响应
• 方向：gNB->AMF
• 解析：UE初始上下建立完成