1.4.1 控制面
接入网和核心网之间连接仍采用传统的模式，将应用协议承载在流控制传输协议（Stream Control Transmission Protocol,SCTP）上进行传输。UE和SMF之间的会话管理（SM）消息经由AMF透传给SMF，由SMF执行会话管理，负责控制用户面PDU会话的建立、修改和释放。控制面信令协议栈架构如图1-22所示，5G-AN层信令协议栈架构如图1-23所示。
图1-22 控制面信令协议栈架构
图1-23 5G-AN层信令协议栈架构
NR的RRC层位于PDCP层之上，完成的功能包括下发系统消息、准入控制、安全管理、测量与上报、NAS消息传输以及无线资源管理。NR有空闲态（Idle）、非激活态（Inactive）和连接态（Connected）3种RRC状态。RRC状态及转换如图1-24所示。
RRC非激活态是NR中在RRC连接态和RRC空闲态之间新增的一种RRC状态，基站可以在RRC Release（释放）消息中携带SuspendConfig（挂起配置），通知UE进入非激活态。非激活态的UE有数据传输时可以通过RRC Resume快速恢复到RRC连接态。非激活态信令流程如图1-25所示。
UE处于RRC_inactive状态时，仍然保持在CM-connected状态，并且UE可以在基于RAN的通知区域（RAN-Based Notification Area,RNA）内移动，而不用通知NG-RAN，最后一个服务的gNB，保留UE的上下文，以及保留和服务的AMF及UPF的NG连接。从核心网看终端，其与UE处于连接态一样。如果最后一个服务gNB收到来自UPF的下行数据或者来自AMF的下行信令，则该gNB在RNA的所有小区寻呼UE。
图1-24 RRC状态及转换
图1-25 非激活态信令流程
RNA可以覆盖一个或者多个小区，但一定要在核心网配置的注册区范围内。当UE的RNA定时器T380超时或者UE移动出RNA的范围时，UE需要发起基于RAN的通知区域更新（RAN-Based Notification Area Update,RNAU）流程。
与空闲态到连接态相比，UE从非激活态到连接态减少了上下文建立等流程，可以更加快速地恢复UE业务，包括在不同的gNB基站间移动过程中也可以复制传递UE上下文。空闲态UE作为被叫时，由核心网基于5G临时移动用户标识（5G SAE Temporary Mobile Subscriber Identifier,5G-S-TMSI）触发寻呼过程，而非激活态UE作为被叫时，由基站基于非激活态无线网络临时标识符（Inactive-Radio Network Temporary Identity,I-RNTI）触发寻呼过程（I-RNTI由基站发起的寻呼消息中的信元UE-Identity携带，用于唤醒非激活态的UE）。
PDCP层功能包括传输用户面和控制面数据、加密和完整性保护、用户面报头压缩RoHC、维护PDCP的SN号，双连接时执行数据分流（路由和复制）、重排序、重复丢弃。需要注意的是，PDCP层新增了重排序和复制功能，以及用户面数据完整性保护功能。PDCP层结构和功能如图1-26所示。PDCP层数据PDU格式如图1-27所示。
图1-26 PDCP层结构和功能
1. SDU（Service Data Unit，业务数据单元）表示由上一层（高层）传递到本层（低层）还未被处理的数据。PDU （Protocol Data Unit，协议数据单元）表示将本层SDU经过特定格式处理后传递到下一层的数据。也就是说，本层的PDU为下层的SDU，本层的SDU为上层的PDU。
RLC层位于PDCP层以下，实体分为透传模式（Transparent Mode,TM）、非确认模式（Unacknowledged Mode,UM）和确认模式（Acknowledged Mode,AM）。根据传输模式的不同，RLC对应的功能主要包括以下几个方面。
图1-27 PDCP层数据PDU格式
● 传输上层的PDU数据。
● UM和AM模式时，添加SN序列号（与PDCP中的序列号无关）。
● 自动重发请求（Automatic Repeat ReQuest,ARQ）纠错和丢弃功能（AM）。
● RLC SDU分段重组功能（AM和UM），以及重分段功能（AM）。
● 重复包检测（AM）。
● 协议错误检测（AM）等。
MAC层负责逻辑信道和传输信道之间映射、调度、HARQ（CA场景下每个小区一个HARQ实体）、复用（将多个逻辑信道复用到传输信道）和解复用，双连接时，UE会存在多个MAC实体。MAC层功能如图1-28所示，DL_SCH上MAC PDU示意如图1-29所示， UL_SCH的MAC PDU示意如图1-30所示。
图1-28 MAC层功能
图1-29 DL_SCH上MAC PDU示意
图1-30 UL_SCH的MAC PDU示意
需要注意的是，MAC层控制单元（MAC CE）可以携带控制信息或状态信息。连接态时，时间提前量可以通过DL_SCH信道的MAC CE下发给UE［基于LCID=61识别是否携带TimingAdvanceCommand（时间提前量命令消息）］,UE通过UL_SCH信道的MAC CE上报缓冲状态报告BSR（基于LCID=59、60、61、62识别是否携带BSR），报告服务gNB还有多少数据存在上行的缓冲区中需要发送，gNB根据BSR决定为UE分配多少上行资源。
物理层（PHY）流程和LTE基本保持一致，但在编码、调制、RE映射等具体过程中存在差别，以PDSCH信道为例，NR物理层过程如图1-31所示。
图1-31 以PDSCH信道为例，NR物理层过程
1.CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）。
2.CQI（Channel Quality Indicator，信道质量指示）。
3.PMI（Precoding Matrix Indicator，预编码矩阵指示）。
4.TPC（Transmit Power Control，发射功率控制）。