在移动通信系统中，随机接入是不可缺少的，NR也是当然的。 UE完成下行同步后，(SSB )还完成了随机接入，可以与网络进一步交互。
为什么要随机访问？
请求到ul grant的上行链路
上行同步
简单来说，是为了请求访问资源。 随机接入是UE发送到网络的第一条消息。
在NR中称为“RACH”。 RA是Random Access的缩写。 从宏的角度来看，UE的行为是不可预测的(例如，UE在某些“时刻”加电)，并且对于网络来说，要求具有一定的“随机性”(Random )。 从微观的角度来看，网络还必须对UE的操作进行一些约束。 例如，UE在哪个“时隙”中发送请求。 否则，系统的复杂度会大幅提高。
在LTE和NR中，为了在安静的猫接口上发送和接收业务数据(例如，HTTP请求和HTTP响应)，网络将建立用于UE的DRB (数据无线电bearer )，以获取用户平面数据(例如为了建立DRB，所述网络还需要为UE建立SRB (信令网关)并承载控制平面数据、RRC消息和NAS消息) 但是，这是高层(APP应用层)的观点。 从较低层(PDCP、RLC、MAC、PHY )的观点来看，承载数据的逻辑信道(Logical Channel )被映射到传输信道(UL-SCH和DL-SCH，物理信道)
PUSCH和PDSCH都是共享信道，并且在许多情况下都被动态分配给用户(半静态调度即使看长时间也是动态的)。 这意味着两件事。 1、UE接收下行调度(Schedule )或上行许可，可以在对应的时频资源上接收或发送数据。 二、NR为多用户系统，网络和UE必须进行用户识别，才能成为“张冠李戴”。 当UE处于RRC CONNECTED状态时，它使用c-rnti (蜂窝网络跟踪器)侦听PDCCH并获取PDSCH信息。 随机访问的作用之一是从网络中获得UL Grant。 另一方面，如果UE还没有C-RNTI，则可以在随机接入中获得(准确地说是TC-RNTI，然后升级到C-RNTI )。
除了上行链路授权，随机接入还有另一个作用。 上行链路同步。 在LTE和NR中，不同的UE在时间-频率上进行正交多址，使得同一小区的不同UE上行链路传输互不干扰。 为了确保上行的正交性，在同一子帧上被发送的不同的UE (使用不同的频域资源)的信号在到达基站之前的时间被要求“基本对齐”，基站在CP(cyclicprefix )的范围内发送UE信号—— 这需要通过定时高级(ta )来实现。
基站发送的下行信号排列，根据不同的UE和基站的距离，信号在空中发送的时间不同，信号到达UE的时间也不同(在图中，UE1和UE2分别延迟t1和t2 )。 如果UE的上行子帧和下行子帧的timing相同，则不同的UE的上行信号到达基站的时间也不同(在本图中，UE1和UE2分别延迟了t12和t22 )。 这需要破坏上行的正交性，进行对位。 UE的行动无法预测，和谁一起都不顺利，基站说“向我学习”。
基站的上行子帧和下行子帧的timing相同，UE可以事先发送上行信号并消除传输延迟的影响，从而实现上行信号的定位。 该时间提前量被称为TA，其是UE的上行链路子帧相对于下行链路子帧的时间负移位。 明显地，TA根据UE粒度的参数——，UE和基站的距离不同，TA的取值也不同。 如果UE离基站近，则TA变得稍小，如果UE离基站远，则TA变得稍大。
TA有一定的取值范围，实际上小区覆盖半径受到限制()通常这不是主要因素，其他因素有功率、道路损耗、前置保护间隔、Ncs等)。 在随机接入中，基站需要根据UE的随机接入请求估计TA，这也对请求的形式提出了一些要求。
因此，在随机接入之前，UE既没有ul grant，也没有uplinksynchronization，如果是初始接入(例如用户加电)，则UE将是C-RNTI UE只能在PRACH上发送随机接入，并且该请求向UL Grant和TA ——指示这些信息包含在基站返回给UE的随机接入响应(rar )中(LTE和NR的格式略有不同) RAR拥有的UL Grant和TA、下行链路控制信息格式(DCI )拥有的UL Grant或宏(timingadvancecommandmaccontrolelement )拥有的
诱发随机接入的场景是什么？
初始接入重构RRC恢复切换或添加SN
即使UE已经具有RRC连接(rrb )和DRB，也可能会束手无策。 对于——LTE和NR，如果UE不需要发送上行数据，则网络不需要为UE分配上行资源，但同时网络提供了一种向UE请求上行资源的方法。 如果UE处于RRC连接状态并且上行链路是同步的，那么其可以在PUCCH上传送Sr (调度)
quest）请求上行资源 —— 当然，用于SR的PUCCH资源也是网络预先配置的。SR只是告知网络是否有需求（Yes or No），但没有描述需求大小。通常网络会分配足够发送BSR（Buffer Status Report）的资源，UE上报BSR后，网络再分配用于传输数据（Data）的资源（话说回来，UE使用UL Grant的资源发送BSR还是数据，网络又管不着）。如果上行数据到达，UE没有可用于SR的PUCCH资源（UL Data arrival during RRC CONNECTED when there are no PUCCH resources for SR available，基站可以不给SR配置PUCCH资源，让UE只能通过随机接入获取上行授权，但通常不会这么配置），或SR失败次数超过门限（SR failure），UE也会触发随机接入。
RRC是安静的猫咪控制面的“老大”，如果UE处于RRC CONNECTED状态，网络也可能通过RRC消息指示UE在目标小区（Target Cell）进行随机接入（Request by RRC upon synchronous reconfiguration），比如说，在Handover或SN Addition流程中，基站发送的RRC重配（RRC reconfiguration with Sync），具体可参考3GPP TS 38.300的9.2.3章节Mobility in RRC_CONNECTED。
除了上行授权，UE也可能为了上行同步触发随机接入。如果上行数据到达，且上行失步，UE的MAC实体触发随机接入，如果下行数据到达，且上行失步，基站通过PDCCH Order指示UE进行随机接入（DL or UL Data arrival during RRC CONNECTED when UL synchronisation status is “non-synchronized”）。
从TA实现机制来看，UE无法主动发现上行失步 —— UE按照指示的TA发送信号，信号在基站有没有对齐，UE怎么知道？实际上，UE只能从基站获知上行同步状态，UE维护一个TA定时器，每次从基站获得新的TA（Timing Advance Command MAC CE），都会重启TA定时器。如果TA定时器在运行，UE视为上行同步，如果TA定时器已超时，UE视为上行失步，此时只能在PRACH进行上行传输。
不过，TA定时器还有点小问题，如果定时器取值太小，发送TA的开销就太大，如果定时器取值太大，UE发现上行失步会滞后太多。可见，这是一个有点鸡肋的机制，基站可以通过RRC消息将TA定时器配置为无穷大（infinity），让UE干脆放弃治疗（定时器永远不会超时），通过其他方式恢复上行同步，比如RRC重建（参考春天老师朋友圈分享）。
另一个上行同步的场景，是Secondary TAG。如果UE配置了CA（Carrier Aggregation），不同载波单元的（上行）传输时延可能存在较大差异，使用同一个TA不太合理。为了解决这个问题，3GPP在R11引入TAG（Timing Advance Group）的概念 —— 使用同一小区作为定时参考（Timing Reference）的小区，都划入同一个TAG，使用相同的TA，和TAG Specific timer关联。TAG至少包含一个配置上行的小区，基站在添加SCell时将SCell映射到各个TAG。
包含PCell的TAG称为Primary TAG，其他TAG称为Secondary TAG。Primary TAG使用PCell作为定时参考，Secondary TAG使用组内任意一个激活的SCell作为定时参考，可参考3GPP TS 38.300的9.2.9章节Timing Advance。如果UE存在Secondary TAG，基站通过PDCCH order触发UE在SCell进行随机接入，获得对应的TA（to establish time alignment for a secondary TAG），具体细节以后再谈。
在NR中，除了上行授权和上行同步，还有两个原因会触发随机接入，且都和NR的新特性相关，一个是（模拟）波束管理，另一个是on-demand SI（按需请求的SI）。先说第一个，基站通过UE随机接入的时机（PRACH Occasion），可以获知UE在哪个SSB波束接收最好，在此基础上可进一步优化，提高传送速率。窄波束增益更高，但也容易受环境影响而性能劣化，相对于高层过程（比如由RLF触发RRC重建），波束恢复是开销较小，速度更快的方式。UE可利用随机接入进行波束恢复（相当于波束初始化），关键是如何进行波束检测。
参考3GPP TS 38.300的9.2.8章节Beam failure detection and recovery，UE通过参考信号（SSB或CSI-RS）进行波束检测，如果在定时器超时前，波束失败指示（Beam failure indication）次数达到门限，UE会上报波束失败。对于初始下行BWP，或包含和初始下行BWP关联的SSB的其他BWP，gNB可以配置为通过SSB波束检测，否则只能配置为通过CSI-RS波束检测。UE在PCell随机接入实现波束恢复，如果gNB为某些波束配置了特定的随机接入资源（RACH Preamble），UE优先使用这些资源。随机接入完成后，可视为波束恢复完成。
再说on-demand SI。在NR中，为了减少“always-on”信号的开销，只有MIB和SIB1（RMSI）会一直周期性广播，UE获取MIB和SIB1就可以接入小区（相应的，某些重要信息迁移到MIB和SIB1），其他SI（other SI）都不是必需的，UE可以按需请求（on-demand）。MIB和other SI都映射到BCCH，但MIB由BCH传输，other SI由DL-SCH传输。UE可通过SIB1获得other SI的调度信息。
参考3GPP TS 38.300的7.3.2章节Scheduling，如果UE处于RRC IDLE或RRC INACTIVE状态，可以通过随机接入请求other SI。SI Request可能包含在MSG1或MSG3中，取决于gNB是否配置请求SI的专用RACH Preamble。gNB响应SI Request后（MSG2或MSG4），会在一段时间内周期性广播UE请求的SI，UE使用SI-RNTI（System Information Radio Network Temporary Identifier）监听PDCCH，从对应的PDSCH获取other SI，具体细节以后再谈。