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5G NR协议栈

程序员文章站 2022-04-09 11:05:20
一、无线协议栈NR无线协议栈分为两个平面:用户面和控制面。用户面(User Plane, UP)协议栈即用户数据传输采用的协议簇,控制面(Control Plane, CP)协议栈即系统的控制信令传输采用的协议簇。5G NR(New Radio,新空口),基于OFDM(正交频分复用)的全新空口设计的全球性5G标准,也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础,5G技术将实现超低时延、高可靠性。1......

一、无线协议栈

  • NR无线协议栈分为两个平面:用户面和控制面。用户面(User Plane, UP)协议栈即用户数据传输采用的协议簇,控制面(Control Plane, CP)协议栈即系统的控制信令传输采用的协议簇。
  • 5G NR(New Radio,新空口),基于OFDM(正交频分复用)的全新空口设计的全球性5G标准,也是下一代非常重要的蜂窝移动技术基础,5G技术将实现超低时延、高可靠性。

1.1 用户面

NR用户平面相比LTE协议栈多了一层SDAP层,用户面协议从上到下依次是:

  • SDAP层:Service Data Adaptation Protocol
  • PDCP层:Packet Data Convergence Protocol
  • RLC层:Radio Link Control
  • MAC层:Medium Access Control
  • PHY层:Physical

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1.2 控制面

NR控制面协议几乎与LTE协议栈一模一样,从上到下依次为:

  • NAS层:Non-Access Stratum
  • RRC层:Radio Resource Control
  • PDCP层:Packet Data Convergence Protocol
  • RLC层:Radio Link Control
  • MAC层:Medium Access Control
  • PHY层:Physical

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  • UE所有的协议栈都位于UE内。
  • 在网络侧,NAS层不位于基站gNB上,而是在核心网的AMF (Access and Mobility Management
    Function)实体上。
  • 控制面协议栈不包含SDAP层。

二、层2功能介绍

NR层2包含SDAP、PDCP、RLC和MAC层。

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2.1 MAC层

1、服务和功能

  • 逻辑信道与传输信道之间的映射。
  • 复用、解复用。将来自一个或多个逻辑信道的MAC SDU复用到一个传输块并传递给PHY,将从物理层传来的传输块解复用成多个MAC SDU并传递给一个或多个逻辑信道
  • 报告调度信息。
  • 通过HARQ进行错误纠正。在载波聚合中,每个载波对应一个HARQ实体
  • 通过动态调度管理用户间的优先级。
  • 逻辑信道优先级管理。
  • 填充。

2、逻辑信道

逻辑信道根据传输信息的类型来区分。逻辑信道主要分为两类:控制信道和业务信道。

控制信道用于传输控制平面的信息,包含以下逻辑信道:

  • Broadcast Control Channel (BCCH):用于广播系统控制信息的下行信道
  • Paging Control Channel (PCCH):用于转发寻呼消息和系统信息变更的下行信道
  • Common Control Channel (CCCH):当UE与网络没有建立RRC Connection时,UE与网络间传输控制信息的信道
  • Dedicated Control Channel (DCCH):当UE与网络已经建立RRC Connection时,UE与网络间传输控制信息的一对一信道

业务信道用于传输用户平面的信息,包含以下逻辑信道:

  • DedicatedTraffic Channel (DTCH):一对一信道,指向一个UE,传输UE的业务数据,在上下行中都存在

3、逻辑信道、传输信道与物理信道映射

逻辑信道按照传输信息类型区分,所以不存在上下行。

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4、HARQ保证物理层对等实体间传输的准确性。当没有空分复用时,一个HARQ进程处理一个传输块,当配置空分复用时,一个HARQ进程可以处理一个或多个传输块。

2.2 RLC层

1、传输模式

与LTE系统一样,NR RLC也包含三种传输模式:

  • TransparentMode (TM)
  • UnacknowledgedMode (UM)
  • AcknowledgedMode (AM)

每个逻辑信道对应一种RLC配置,RLC配置和ARQ都不依赖于物理层子载波间隔、CP类型和TTI长度等。

  • SRB0承载、寻呼和系统信息广播采用TM传输模式
  • 其他SRB承载采用AM传输模式
  • DRB承载可以采用AM或UM模式

2、服务和功能

  • 传输上层的PDU
  • 编号(与PDCP层编码独立)(UM与AM模式)
  • 通过ARQ纠错(AM模式)
  • 对RLC SDU进行分割(UM与AM模式)和重分割(AM模式重传时)
  • 重组RLC SDU(UM与AM模式)
  • 重复检测(根据编号进行,AM模式)
  • RLC SDU丢弃(UM与AM模式)
  • RLC层重建
  • 协议错误检测(AM模式)

3、ARQ(Automatic Repeat-reQuest)

  • RLC根据RLC Status Report重传RLC PDU或者RLC PDU的分段
  • 可以根据需要请求RLC Status Report
  • RLC接收侧也能发起RLC Status Report请求

2.3 PDCP层

1、用户面服务和功能

  • 编号
  • 头压缩和解压缩(ROHC算法)
  • 传输用户数据
  • 重排序和重复检测
  • PDCP PDU路由(当存在Bear Split时)
  • PDCP SDU重传
  • 加密、解密和完整性保护
  • PDCP SDU丢弃
  • PDCP重建、为RLC AM恢复数据
  • PDCP PDU复制

2、控制面功能

  • 编号
  • 加密、解密和完整性保护
  • 传输控制面数据
  • 重排序和重复检测
  • PDCP PDU复制

2.4 SDAP层

每个PDU Session对应一个SDAP实体:

  • QoS(Quality of Service)流与无线承载之间的映射
  • 在上下行数据包中标识QoS flow ID (QFI)

三、小结

从无线协议栈来看,NR控制面协议栈与LTE控制面协议栈一致,而NR用户面协议栈相比LTE用户面协议栈在PDCP层之上多了一个SDAP层,SDAP层主要用于QoS流与无线承载之间的映射。

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本文地址:https://blog.csdn.net/qq_41245381/article/details/105700029