数据传输完整性_【和你一起聊聊NB-IoT】NB-IoT关键流程5.1——数据传输过程1

　　NB-IoT定义了两种数据传输模式: CP模式和UP模式。这就涉及到选择哪种方案来使得CIoT信令开支减少。对于数据接收方，由UE选择决定哪一种方案。对于数据发起方，MME参考UE习惯，通过NAS信令进行协商来配置选择哪一种方案。

　　NB-IoT在没有激活AS安全之前，不使用PDCP。非锚点载波可以在RRC Connected连接状态建立期间被配置。

　　NB-IoT UE只支持CP模式时，不使用PDCP协议子层。若NB-IoT UE同时支持CP模式和UP模式，则在启用AS安全之前，不使用PDCP协议子层。

　　CP模式是NB-IoT系统新增加的过程，主要针对小数据包的传输优化，支持将IP数据包、Non-IP 数据包、SMS封装到NAS PDU中进行传输，并且不需要建立DRB和S1-U承载。

　　对于CP模式，UE 和eNB基站间的数据交换在RRC子层上完成。对于下行链路，数据包附带在RRC连接建立(RRC Connection Setup)消息里;对于上行链路，数据句附带在RRC连接建立完成(RRC Connection Setup Complete)消息里。如果数据量过大RRC不能完成全部传输，将使用下行信息传输(DL Information Transfer)和上行信息传输（UL Information Transfer）消息继续传输。CP模式传输过程如图所示。

　　在这种传输模式下，没有RRC连接重置(RRC Connection Reconfiguration) 过程，数据在RRC连接建立消息里传输，或者在RRC连接建立之后后立即RRC释放连接并启动恢复进程。

　　只支持CP模式的UE只需要建立SRB1bis,不需要支持任何DRB和相关过程。

　　CP模式包括UE发起的MO控制面数据传输过程和UE线结的MT控制面数据传验过程。

　　支持UP模式的UE需要建立SRB1,在RRC连接建立过程期间，SRB1bis随着SRBI被隐含建立。依据支持UP模式的UE能力，数据通过传统的用户面传输，为了降低物联网终端的复杂性，默认支持1个DRB,可选支持最多2个DRB。

　　持UP模式的NB-IoT还需支持RRC连接的暂停和恢复、AS安全、RRC连接重建和RRC连接重置。

　　在CP模式中，RRC连接建立时的特征如下：
　　●在上行链路中，RRC消息可发送上行链路NAS信令消息或NAS消息携带的数据。
　　●在下行链路中，RRC消息可发送下行链路NAS信令消息或NAS消息携带的数据。
　　●不支持RRC连接重构和RRC连接重建。
　　●不使用 DRB。
　　●不使用AS安全。
　　●在AS中不同的数据类型(如IP、Non-IP、短信)之间没有区别。

　　在UP模式中，RRC连接建立时的特征如下：
　　●在RRC连接释放时使用1个RRC连接挂起进程，在RRC Idle空闲状态下，eNB基站可请求保留AS上下文。
　　●从RRC Ildle空闲状态到RRC _Connected连接状态时:发送1个RRC连接恢复进程，UE中以前存储的信息被eNB基站用来恢复RRC连接。在恢复消息中，用户终端提供一个恢复ID来由eNB基站访问存储信息来恢复RRC连接。
　　●在挂起恢复时必须保持AS安全。在RRC恢复进程中不支持重新输入。用户终端在RRC重建进程和恢复进程中使用shortMAC-1作为身份验证令牌。eNB基站提供NCC给UE，同时UE重置计数器。
　　●从RRC_ Idle 空闲状态到RRC Connected连接状态时，复用CCCH和DTCH。
　　●当建立RRC连接时，可配置1个非锚载波用于RRC连接的重建、恢复或重新配置。

　　5.1CP模式下MO传输过程

　　在CP模式下，终端发起的MO数据传输过程如图2所示。

　　步骤0:UE附着到网络之后返回空闲状态。

　　步骤1:UE建立RRC连接，将数据封装在已通过加密和完整性保护的NASPDU中传输，并携带EPS承载标志(EBI)。UE在NAS消息中可包含释放帮助信息(Release Assistance Information), 指示在上行数据传输之后是否有下行数据传输(如UL数据的ACK或响应)。

　　步骤2：eNB基站通过S1-AP初始化UE消息将NAS PDU转发给MME。

　　步骤3: MME检查NAS消息的完整性，然后解密数据。如果采用了报头压缩，MME需要执行IP头解压缩操作。MME根据需要执行安全相关的过程，步骤4~步骤9可以与安全相关的过程并行执行，但步骤10~11应该等到安全相关过程执行完成之后在执行。

　　步骤4：如果S11-U连接没有建立，MME发送修改承载请求消息，提供MME的下行传输地址给S-GW 。S-GW 现在可以经过MME传输下行数据给UE。如果UE通过NB-Io TRT接入并且RRC建立原因值为终端发送异常数据，MME应将该原因值告知S-GW。S-GW将该RRC建立原因值记录到S-GW-CDR中。

　　如果S11-U已经建立，并且UE通过NB-IoT RAT接入，RRC建文原因值为"MO Exception Data”, MME应将该RRC建立原因值告知S-GW。

　　步骤5:如果RAT Type有变化，或者消息中携带有”UE,s Location and/or Info IEs and/or UE Time Zone andServing Network ID”，或者消息中携带RRC建立原因值“MO Exception Data”, S. GW会发送修改承载请求消息(Modify Bearer Request Message)如RAT Type给P-GW。S-GW将该RRC建立原因值记录到S-GW-CDR中。

　　步骤6: P-GW向S-GW回复修改承载应答消息。PGW将该RC建立原因值“MO Exception Data”记录到P-GW-CDR中。

　　步骤7: S-GW 在响应消息中给MME提供S11-U用户面的S-GW地址和TEID。

　　步骤8: MME将上行数据经S-GW发送给P-GW。

　　步骤9:如果在步骤1的释放帮助信息中没有下行数据提示，MME将UL数据发送给P-GW后，立即释放连接，执行步骤14。否则，进行下行数据传输。如果没接收到数据，则跳过步骤11~13进行释放。

　　步骤10:如果MME在步骤9接收到DL数据，则进行加密和完整性保护。

　　步骤11:如果有DL数据，MME会在NAS消息中下发给NB基站对于PPDN类型的PDN连接并且支持报头压缩，MME在将数据封装到NAS PDU之前应先执行IP报头压缩。如果步骤10没有执行，MME发送连接建立指示，其中可携带UE无线能力信息。如果UL数据有释放帮助信息指示MME在接收到DL数据并转发给eNB基站后释放S1连接，并且此时MME没有待发送的下行数据或信令,或者S1-U承载没有建立，则MME在下行数据发送完成之后，立即向eNB基站发送S1 UE上下文释放请求消息，以便于eNB基站释放连接。

　　步骤12: eNB基站将NAS数据下发给UE。如果同时收到MME的S1 UE上下文释放请求，则eNB基站会先发送NAS数据，然后执行步骤14释放连接。

　　步骤13:如果持续一段时间没有NAS PDU传输，则eNB基站进入步骤14启动S1释放。

　　步骤14: eNB基站或MME触发的SI释放过程。