NR 5G L2数据链路层

概述

NR的层2被分成以下子层:
媒体接入控制(MAC),无线链路控制(RLC),分组数据汇聚协议(PDCP)和服务数据适配协议(SDAP)。

  • 物理层提供MAC子层传输信道;
  • MAC子层向RLC子层提供逻辑信道;
  • RLC子层提供给PDCP子层RLC信道;
  • PDCP子层向SDAP子层提供无线承载;
  • SDAP子层提供5GC QoS流;
  • Comp. refers 头部压缩和segm分割;
  • 控制信道(为清楚起见未示出BCCH,PCCH)。
    注意: gNB可能无法保证不会发生L2缓冲区溢出。 如果发生这种溢出,则UE可以丢弃L2缓冲器中的分组。
    下行链路和上行链路的数据链路层(L2)架构:
    下行链路数据链路层
    在这里插入图片描述
    上行链路数据链路层
    在这里插入图片描述
    无线承载分为两组:用于用户面数据的数据无线承载(DRB)和用于控制面数据的信令无线承载(SRB)。

MAC子层

服务和功能
MAC子层的主要服务和功能包括:

  • 逻辑信道和传输信道之间的映射;
  • 将属于一个或不同逻辑信道的MAC SDU复用/复用到传输信道上传送到物理层/从传输信道上传输的传输块(TB);
  • 调度信息报告;
  • 通过HARQ进行纠错(在CA的情况下每个小区一个HARQ实体);
  • 通过动态调度在UE之间进行优先级处理;
  • 通过逻辑信道优先级排序在一个UE的逻辑信道之间进行优先级处理;
  • 填充。
    单个MAC实体可以支持多个数字,传输定时和小区。 逻辑信道优先级控制中的映射限制,即逻辑信道可以使用的数字参数配置,小区和传输定时。

逻辑信道
MAC提供的不同种类的数据传输服务。
每种逻辑信道类型由传输的信息类型定义。
逻辑信道分为两组:控制信道和业务信道。
控制信道仅用于传输控制面信息:

  • 广播控制信道(BCCH):用于广播系统控制信息的下行链路信道。
  • 寻呼控制信道(PCCH):一种下行链路信道,它传输寻呼信息,系统信息变化通知和正在进行的PWS广播的指示。
  • 公共控制信道(CCCH):用于在UE和网络之间发送控制信息的信道。 该信道用于与网络没有RRC连接的UE。
  • 专用控制信道(DCCH):在UE和网络之间发送专用控制信息的点对点双向信道。 由具有RRC连接的UE使用。
    流量信道仅用于传输用户面信息:
  • 专用业务信道(DTCH):专用于一个UE的点对点信道,用于传输用户信息。 DTCH可以存在于上行链路和下行链路中。

映射到传输信道
在Downlink中,存在逻辑信道和传输信道之间的以下连接:

  • BCCH可以映射到BCH;
  • BCCH可以映射到DL-SCH;
  • PCCH可以映射到PCH;
  • CCCH可以映射到DL-SCH;
  • DCCH可以映射到DL-SCH;
  • DTCH可以映射到DL-SCH。
    在Uplink中,存在逻辑信道和传输信道之间的以下连接:
  • CCCH可以映射到UL-SCH;
  • DCCH可以映射到UL-SCH;
  • DTCH可以映射到UL-SCH。

HARQ
HARQ功能确保在第1层的对等实体之间的传递。当物理层未配置用于下行链路/上行链路空间复用时,单个HARQ进程支持一个TB,并且当物理层配置用于下行链路/上行链路空间复用时,单个HARQ进程支持一个或多个TB。

RLC子层

传输模式
RLC子层支持三种传输模式:

  • 透明模式(TM);
  • 未确认模式(UM);
  • 已确认模式(AM)。
    RLC配置是每个逻辑信道,不依赖于数字和/或传输持续时间,并且ARQ可以在逻辑信道配置的任何数字和/或传输持续时间上操作。
    对于SRB0,寻呼和广播系统信息,使用TM模式。 对于其他SRB使用的AM模式。 对于DRB,使用UM或AM模式。

服务和功能
RLC子层的主要服务和功能取决于传输模式,包括:

  • 传输上层PDU;
  • 序列编号独立于PDCP(UM和AM)中的序列编号;
  • 通过ARQ纠错(仅限AM);
  • RLC SDU的分段(AM和UM)和重新分段(仅AM);
  • 重新组装SDU(AM和UM);
  • 重复检测(仅限AM);
  • RLC SDU丢弃(AM和UM);
  • RLC重建;
  • 协议错误检测(仅限AM)。

ARQ
RLC子层内的ARQ具有以下特征:

  • ARQ根据RLC状态报告重传RLC SDU或RLC SDU段;
  • RLC需要轮询RLC状态报告;
  • 在检测到丢失的RLC SDU或RLC SDU段之后,RLC接收器还可以触发RLC状态报告。

PDCP子层

服务和功能
用户面的PDCP子层的主要服务和功能包括:

  • 传输数据(用户平面或控制平面);
  • 维护PDCP SN;
  • 使用ROHC协议进行标头压缩和解压缩;
  • 加密和解密;
  • 完整性保护和完整性验证;
  • 基于定时器的SDU丢弃;
  • 对于拆分承载,路由;
  • 复制;
  • 重新排序和按顺序交付;
  • 无序交货;
  • 重复丢弃。
    由于PDCP不允许COUNT在DL和UL中环绕,因此由网络来防止它发生(例如,通过使用相应的无线承载的释放和添加或完整配置)。

SDAP子层

SDAP的主要服务和功能包括:

  • QoS流和数据无线承载之间的映射;
  • 标记DL和UL数据包中的QoS流ID(QFI)。
    为每个单独的PDU会话配置SDAP的单个协议实体。

数据链路层数据流

数据链路层(L2)数据流的示例:
在这里插入图片描述
其中通过连接来自RB x 的两个RLC PDU和来自RB y 的一个RLC PDU来由MAC生成传输块。 来自RB x 的两个RLC PDU每个对应于一个IP分组(n和n + 1),而来自RB y 的RLC PDU是IP分组(m)的分段。

载波聚合

在CA的情况下,物理层的多载波性质仅暴露于每个服务小区需要一个HARQ实体的MAC层,如下图所示:
1、配置了 CA 的 DL 的 数据链路层结构:
在这里插入图片描述
2、配置了 CA 的 UL 的 数据链路层结构:
在这里插入图片描述
在上行链路和下行链路中,每个服务小区存在一个独立的混合ARQ实体,并且在没有空间复用的情况下,每个服务小区每个分配/授权生成一个传输块。 每个传输块及其潜在的HARQ重传被映射到单个服务小区。

双连接

当UE配置有SCG时,UE配置有两个MAC实体:用于MCG的一个MAC实体和用于SCG的一个MAC实体。

增强上行链路

在增强上行链路(SUL,参见3GPP TS 38.101 [18])的情况下,UE针对相同小区的一个DL配置有2个UL,并且这两个UL上的上行链路传输由网络控制以避免重叠PUSCH / PUCCH及时传输。 通过调度避免了PUSCH上的重叠传输,同时通过配置避免了PUCCH上的重叠传输(PUCCH仅可以仅针对小区的2个UL中的一个配置)。 此外,每个上行链路都支持初始接入。

带宽适应

利用带宽自适应(BA),UE的接收和发送带宽不需要与小区的带宽一样大并且可以调整:可以命令宽度改变(例如,在低活动期间缩小以节省功率) ); 该位置可以在频域中移动(例如,以增加调度灵活性); 并且可以命令子载波间隔改变(例如,以允许不同的服务)。 小区的总小区带宽的子集被称为带宽部分(BWP),并且BA通过配置具有BWP的UE并且告知UE哪个配置的BWP当前是活动的来实现。
下图描述了配置3个不同BWP的场景:
BA示例
在这里插入图片描述

  • BWP 1 ,宽度为40 MHz,子载波间隔为15 kHz;
  • BWP 2 ,宽度为10 MHz,子载波间隔为15 kHz;
  • BWP 3 ,宽度为20 MHz,子载波间隔为60 kHz。
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