【5G之道】第四章：无线接口架构

总体系统架构：
无线接入网络RAN和核心网络CN总体架构重新修订，形成一个扁平的RAN架构和一个分组核心网EPC，LTE的RAN和EPC一起称为演进的分组系统EPS。

RAN负责：调度，无线资源管理，重传协议，编码和各种多天线方案；

EPC负责：认证，计费功能，端到端连接的建立。

核心网络（CN）：
分组核心网EPC只支持接入到分组交换域，不能接入电路交换域。

移动性管理实体MME是EPC的控制平面的节点，主要负责终端的承载连接/释放，空闲到激活状态的转移，以及安全密钥的管理；

服务网关S-GW是EPC连接LTE的RAN的用户平面的节点，作为终端在eNodeB之间移动时的移动性锚点；

分组数据网关（PDN网关，P-GW）将EPC连接到互联网，管理特定终端IP地址分配。

无线接入网络（RAN）：
LTE无线接入网络采用只有单一节点的类型，即eNodeB的扁平化结构。
eNodeB负责一个或多个小区中所有无线相关的功能。
eNodeB是一个逻辑节点而非一个物理实现。
eNodeB通常由一个三扇区站实现，其中一个基站处理三个小区的传输。
基站是eNodeB的一种可能物理实现，但不等同于是eNodeB。
一个eNodeB可以连接到多个MME/S-GW；
将eNodeB互相连接在一起的X2接口，主要用于支持激活模式的移动性。

无线协议架构：
分组数据融合协议（PDCP）：执行IP报头压缩，加密和完整性保护。按顺序传送，在切换时处理重复删除。系统为一个设备的每个无线承载配置一个PDCP实体。

无线链路控制（RLC）：负责分割/级联，重传控制，重复检测和序列序列传送到更上层。

媒体接入控制（MAC）：控制逻辑信道的复用，混合ARQ重传，上行链路和下行链路的调度。

物理层（PHY）：管理编码/解码，调制/解调，多天线的映射以及其他典型的物理层功能。

无线链路控制（RLC）：
RLC协议负责来自PDCP的IP数据包进行分段/级联，以形成适当大小RLC的协议数据单元PDU，控制错误接收的PDU重传，以及PDU去重。RLC确保服务数据单元SDU按序发送到更高层。

分割与级联是RLC的主要职能之一，RLC的协议数据单元PDU大小是动态变化的。防止低速率时无效载荷过大。

由于RLC，调度和速率自适应机制均位于基站，动态的PDU大小很容易为LTE所支持。

媒体接入控制（MAC）：
MAC层处理逻辑信道复用，混合ARQ重传，上行和下行调度。使用载波聚合时，还负责跨多个组分载波的多路复用/解复用。
MAC层为RLC层以逻辑信道的形式提供服务。

逻辑信道一般分为两大类：控制信道和业务信道
控制信道：用于传输运行LTE系统所必须的控制信息及配置信息；
业务信道：用于用户数据的传输。

传输信道上的数据被组织成传输块，在每个传输时间间隔（TTI）内，不采用空分复用，空中接口最多传输一个带有动态大小的，去往/来自一个终端的传输块；采用空分复用（MIMO），每个TTI最多可以有两个传输块。

MAC功能的一部分是不同逻辑信道的复用和逻辑信道映射到适当的传输信道。

上行链路传输信道：UL-SCH；下行链路传输信道：DL-SCH。
为了支持优先级管理，多个逻辑信道可以被MAC层复用到一个传输信道，对于每个RLC的PDU，在MAC头中存在一个关联的子头。

调度：
LTE无线接入基本原则之一是共享信道传输，即在用户之间动态共享时域和频域资源。资源块对应1ms时间和180kHz的时频单位。

上行链路和下行链路的调度在LTE系统是分开的，并且上行链路和下行链路的调度决策是可以相互独立制定的。

下行链路调度负责控制对哪些终端进行传输，并且控制每一个终端中的DL-SCH应基于哪些资源块集合进行传输。

上行链路调度器负责控制哪些终端将在其各自的UL-SCH上传输以及使用上行链路的哪些时域和频域资源。

带有软合并的混合ARQ：
提供抵抗传输错误的鲁棒性，混合ARQ重传速度快，混合ARQ协议是MAC层的一部分，而软合并的实际处理由物理层控制。

混合ARQ并不适合所有类型业务，混合ARQ只为DL-SCH和UL-SCH所支持；

LTE的混合ARQ协议使用多个并行的停等过程；
下行链路的重传可能发生在初次传输之后的任何时间（协议是异步的），并有一个明确的混合ARQ进程数来指示正在处理的是哪个进程；

上行链路重传基于一种同步协议，重传发生在初始传输之后的预定时间，并可以间接推导出进程号。
混合ARQ可以迅速纠正由于噪声或不可预知的信道波动所产生的传输错误，RLC也可以；

混合ARQ和RLC的结合既能保证巡回时间短，又能提供可靠的数据传输。

物理层（PHY）：
物理层负责编码，混合ARQ处理。调制，多天线处理，以及将信号映射到适当物理时域和频域资源。

没有对应传输信道的物理信道称为L1/L2控制信道，它们用于下行控制信息（DCI）的传输，为终端提供正确接收及解码下行链路数据传输所需的信息；上行控制信息（UCI）用来为调度器和混合ARQ协议提供有关终端状态的信息；侧向控制信道（SCI）用来处理侧向链路的传输。

控制平面协议：
负责建立连接，移动性管理和安全性管理。

状态机：
LTE中终端可以存在两种不同的状态：RRC_CONNECTED和RRC_IDLE状态；

RRC_CONNECTED状态下，建立了RRC环境，即终端与无线接入网络之间通信所必要的参数对于两个实体是已知的，终端属于哪个小区是已知的；针对去往/来自终端的数据传输；上行链路是否与网络同步有两个子状态IN_SYNC和OUT_OF_SYNC；

RRC_IDLE状态下，无线接入网络不存在RRC环境，终端不属于某个特定小区，不能维持上行同步

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