5G NR的RRC ASN.1协议 - 面包板社区

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5G NR的RRC协议定义在TS38.331, 下载地址是https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/38_series。RRC协议主要用于发送系统广播消息，UE和基站之间交换连接控制消息，测量配置和上报，RRC的功能的详细描述见TS-38.331的第4.4章节。

移动通信领域的某些从业人员会对RRC协议感兴趣，比如正在从事无线网络优化、软件开发、系统设计和标准制定等工作。通常为了学习RRC协议都要先去了解一下ASN.1协议，一般推荐阅读《ASN.1 Complete》这本书和 X.691 《ASN.1 encoding rules: Specification of Packed Encoding Rules (PER)》。因为空口资源比较紧张，RRC消息采用PER编码，不需要按照8比特做对齐，最大限度的减少了空口传输的数据量。

ASN.1协议还支持BER和XER等对齐方式。使用ASN.1协议定义网元之间的接口有一些好处，比如1）编码方式紧凑，2）不需要定义私有协议，3）不需要开发编码器和解码器。有些软件厂家提供ASN.1的定制软件，还有一些网站提供在线RRC解码, 比如https://www.marben-products.com/decoder-asn1-lte/。相信有些对协议感兴趣的朋友还花了不少时间去研究编译原理，尝试自己制作一个RRC的编解码软件。

免费的ASN.1解码软件比较好的是ASN1C(C语言编译环境)和asn1tools(Python第三方软件模块)。网友“一张洪枫叶”在他的博客里做了很好的介绍, 见链接https://www.cnblogs.com/zhanghongfeng/p/9234663.html。

下面以5G 的MIB消息为例来说明一下编解码的过程。

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1. 下载RRC协议标文档。RRC协议版本在不停的演进之中，手机和基站产品一般会说明更新到了哪个版本，因此需要从本文开头提到的网站去下载对应版本的的WORD文件，然后另存成文本格式的文件。

2. 从文本格式的RRC文档中提取 ASN.1协议文本，即提取“-ASN1START”和“--ASN1STOP”标记之间的文本，然后保存成一个新文件，比如文件名是38331f21.asn。

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3. 准备python环境。包括安装python软件，使用pip安装asn1tools模块和json模块。

- pip install ans1tools

- pip install json

4. 编辑MIB消息，产生一个python程序可识别的的字典格式的数据结构。

MIB = {
&39;\x01',6),
&39;:&39;,
&39;:10,
&39;pos2',
&39;:100,
&39;notBarred',
&39;allowed',
&39;,1)
}

5. 使用python编解码MIB消息，演示代码如下。

#导入需要的第三方软件模块

>>>import ans1tools,json

#把二进制比特变成可识别的字符

>>>class MyEncoder(json.JSONEncoder):

def default(self, obj):

if isinstance(obj, bytes):

return str(obj, encoding=&39;);

return json.JSONEncoder.default(self, obj)

#构造MIB消息

>>>MIB = {
&39;\x01',6),
&39;:&39;,
&39;:10,
&39;pos2',
&39;:100,
&39;notBarred',
&39;allowed',
&39;,1)
}

# 编译RRC协议，用于后面的编解码

>>>foo = asn1tools.compile_files(&39;, &39;)

# 对MIB文本编码，转成二进制数据

>>>encoded = foo.encode(&39;,MIB)

>>>print(encoded.hex())

#编码结果，以16进制显示，二进制值是‘00000001 01000110 01001000’

014648

#读者可以对比MIB消息，

}N9H7`YEAM{}[9095Q6)6H3

#解码

>>>decoded=foo.decode(&39;,encoded)

>>>value=json.dumps(decoded,indent=1,cls=MyEncoder,ensure_ascii=False)

>>> print (value)

#解码结果如下

{
"systemFrameNumber": [
"\u0000",
6
],
"subCarrierSpacingCommon": "scs15or60",
"ssb-SubcarrierOffset": 10,
"dmrs-TypeA-Position": "pos2",
"pdcch-ConfigSIB1": 100,
"cellBarred": "notBarred",
"intraFreqReselection": "allowed",
"spare": [
"\u0000",
1
]
}