5G在切换的过程中,是否可以不重新建立PDCP?
在下面的分析中,考虑在两个小区之间重新定位UE的无线承载的情况。不考虑多连接:没有分离承载或SCG承载。此外,假设在源和目标小区中除了MCG(Master Cell Group)之外没有其他连接。这意味着在目标小区处触发了RACH过程,并且在切换之后在源小区中没有更多的传输。
注:当谈到“切换”时,指的是一个涉及MAC重置的过程。
至少在PDCP锚点未改变的移动性的情况下,不在每个移动性过程(即切换)执行安全密钥刷新。
AM模式
在LTE中,在切换期间,在UE侧执行以下所有步骤(相应的过程适用于网络侧):
1. 对于上行,再次发送尚未确认向接收侧更高层的传送的PDU。(数据恢复)
2. 加密密钥已更改。
3. 如果使用ROHC,则重置协议。(注意,这意味着需要重新发送的数据包使用不同的压缩头重新发送)。
必须注意,存在RACH程序。UE确切地知道在切换之后何时发送或接收新分组。
此外,较低层(RLC、MAC)的传输缓冲区被刷新:一旦RACH过程开始,就没有具有旧配置的未决分组等待传输。
随着云RAN的使用,gNB的规模可能会更大。当在来自同一gNB的两个小区之间执行切换时,可能不需要改变密钥。然而,同样清楚的是,应该可以随时更改加密和完整性保护密钥,例如取决于安全域。
在LTE中,在切换期间,MAC和RLC被重置并重新建立。这会导致RLC中的数据丢失。这就是为什么PDCP重传在重建过程(数据恢复)期间可能丢失分组数据。NR中最简单的情况是没有RLC重建:RLC可以继续发送和接收数据包,只有MAC将被重建,HARQ数据被刷新。RLC将重传在MAC重置期间丢失的数据。在这种情况下,PDCP中不需要任何东西,因为RLC中没有变化。
如果没有RLC重新建立,加密密钥的更改(如果需要)将变得困难,因为接收实体将不知道何时使用旧密钥以及何时使用新密钥。这可以与没有切换和没有较低层(RLC)重新建立的密钥改变相比较。为了让接收者知道何时使用新密钥,需要密钥索引。
然而,这种场景的有用性是值得怀疑的:如果RLC可以继续,那么执行关键更改的唯一原因将是COUNT环绕,这种情况很少发生,足以依赖于重新建立RLC并避免引入索引。
总之,我们剩下三种可能的切换方式:
在AM-1中,以与LTE类似的方式重新建立PDCP。程序类似。
在AM-2中,没有密钥更改,但有数据恢复。这意味着不能重置ROHC。实际上,重传的数据包必须与第一次传输100%相同,因为密钥没有改变。
注意:为了避免“密钥流重复使用”,必须使用相同的COUNT对相同的数据进行加密(这就是COUNT环绕时始终使用密钥更改的原因),因此,在切换时保持PDCP SN而不更改密钥时,ROHC无法重置。
在AM-3中,PDCP中没有变化,子层继续进行。在这种情况下,可以触发ROHC重置,就像没有切换程序一样。
UM模式
在UM模式中,LTE中的切换过程与AM模式稍有不同。在UE侧的切换期间发生以下动作:
1. COUNT复位为0;
2. 更改加密和完整性保护密钥;
3. ROHC复位;
4. 在上行中,已经提交给较低层的PDU被丢弃。
在UM模式下,不会重新传输丢失的数据包:传输将重新开始,第一个SDU在切换之前未提交给较低层。
在UM模式中,如果加密密钥没有改变,则PDCP SN不能被重置为0,因为如果密钥没有改变的话,不同的SDU将使用相同的SN和相同的密钥通过空中发送。
因此,对于UM中没有密钥变化的切换,SN不应重置为零。
可以获得与AM相同的切换列表,并添加UM-1a,其COUNT可以如LTE中那样重置为零:
就ROHC而言,出于上述相同的原因,可以针对UM-1a、UM-1b和UM-3触发ROHC重置,但不针对UM-2。
SRB 信令无线承载
对于SRB,即使RLC模式为AM模式,处理方式也不同。切换期间:
1. 将COUNT重置为0
2. 更改加密密钥
3. 丢弃所有PDCP数据
对于UM,可以设想同样的四种情况:
场景AM-1、UM-1a、UM-1b、SRB-1a、SRB-1b可用于物理分离的两个gNB之间的切换:源小区和目标小区的RLC子层未并置。
场景AM-2、UM-2、SRB-2可用于位于同一安全域内的两个gNB之间的切换。
在相同gNB的两个小区之间切换的情况下,可以使用场景AM-3、UM-3、SRB-3。
本文由梁桂钊于2021-08-06发表在梁桂钊的博客,如有疑问,请联系我们。
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