lte层2协议主要功能有哪些

PDCP_百度百科
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)汇聚协议PDCP 是对汇聚协议的一个简称。 它是UMTS中的一个无线传输协议栈, 它负责将IP头压缩和解压、传输用户数据并维护为无损的服务子系统()设置的无线承载的序列号。可以根据二者之一 RFC 2507 或 RFC 3095. RFC 1144年 罐头为一些背景知识也使用,并且,虽然技术在RFC没有用于现代 TCP/IP 实施,它仍然显示什么压缩或解压技术看似。如果 PDCP 配置为 没有压缩 它将送IP小包,不用压缩,它根据它的配置将压缩小包由上层并且附有a PDCP 倒栽跳水和送小包。 它使用更低的层数提供的服务称Radio键路控制(RLC)。PDCP 倒栽跳水包括二个领域: PID和PDU类型。PDU类型 领域表明PDU是否是数据PDU或顺序编号PDU。PID 领域价值表明倒栽跳水 压缩协议 键入使用的和小包类型或CID。PDCP的工作原理分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol,PDCP)层属于无线接口协议栈的第二层,处理控制平面上的(RRC)消息以及用户平面上的(IP)包。在用户平面上,PDCP子层得到来自上层的IP数据分组后,可以对IP数据分组进行头压缩和加密,然后递交到RLC子层。PDCP子层还向上层提供按序提交和重复分组检测功能。在控制平面,PDCP子层为上层RRC提供信令传输服务,并实现RRC信令的加密和一致性保护,以及在反方向上实现RRC信令的解密和一致性检查。
PDCPPDCP简介
PDCPPDCP的含义
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)汇聚协议
PDCP 是对汇聚协议的一个简称。 它是UMTS中的一个无线传输协议栈, 它负责将IP头压缩和解压、传输用户数据并维护为无损的服务子系统()设置的无线承载的序列号。
可以根据二者之一 RFC 2507 或 RFC 3095. RFC 1144年 罐头为一些背景知识也使用,并且,虽然技术在RFC没有用于现代 TCP/IP 实施,它仍然显示什么压缩或解压技术看似。
如果 PDCP 配置为 没有压缩 它将送IP小包,不用压缩,它根据它的配置将压缩小包由上层并且附有a PDCP 倒栽跳水和送小包。 它使用更低的层数提供的服务称Radio键路控制(RLC)。
PDCP 倒栽跳水包括二个领域: PID和PDU类型。
PDU类型 领域表明PDU是否是数据PDU或顺序编号PDU。
PID 领域价值表明倒栽跳水 压缩协议 键入使用的和小包类型或CID。
PDCPPDCP的工作原理
分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol,PDCP)层属于无线接口协议栈的第二层,处理控制平面上的(RRC)消息以及用户平面上的(IP)包。在用户平面上,PDCP子层得到来自上层的IP数据分组后,可以对IP数据分组进行头压缩和加密,然后递交到RLC子层。PDCP子层还向上层提供按序提交和重复分组检测功能。在控制平面,PDCP子层为上层RRC提供信令传输,并实现RRC信令的加密和一致性保护,以及在反方向上实现RRC信令的解密和一致性检查。
无线接口可分为三个协议层:物理层(L1)、数据链路层(L2)和网络层(L3)。
L1主要用于为高层业务提供传输的无线物理通道。
L2包括MAC(Medium Access Control)、RLC(Radio Link Control)、BMC(Broadcast/Multicast Control)和PDCP(Packet Data Convergence Protocol)四个子层。
L3包括接入层中的RRC子层和非接入层的MM(Mobility Management,移动性管理)和CC(Call Control,呼叫控制)。无线接口协议如图2所示。
图 2 无线接口协议示意图
PDCP属于无线接口协议栈的第二层,处理控制平面上的无线资源管理(RRC)消息以及用户平面上的因特网协议(IP)包,在用户平面上,PDCP子层得到来自上层的IP数据分组后,可以对IP数据分组进行头压缩和加密,然后递交到RLC子层。PDCP子层还向上层提供按序提交和重复分组检测功能,反方向的,PDCP也具有解头压缩和解加密的功能。在控制平面,PDCP子层为上层RRC提供信令传输服务,并实现RRC信令的加密和一致性保护,以及在反方向上实现RRC信令的解密和一致性检查。
PDCPPDCP子层功能
PDCPPDCP子层的主要功能
PDCP子层的主要功能如图1所示。PDCP协议包括以下具体支持的功能:
(1)用户平面数据的包头压缩和解压缩。
(2)安全性功能:
①用户和控制平面协议的加密和解密;
②控制平面数据的完整性保护和验证。
(3)数据的传输功能:
①下层重建时,对向上层发送的PDU顺序发送和重排序;
②对映射到AM模式的RB的下层SDU进行重排序。
(4)的丢弃。
PDCP报头压缩
在LTE系统中,规定PDCP子层支持由IETF(互联网工程任务组)定义的健壮性报头压缩协议(ROHC)来进行报头压缩。在LTE中,因其不支持通过电路交换域(CS)传输的语音业务,为了在域(PS)提供语音业务且接近常规电路交换域的效率,必须对IP/UDP/RTP报头进行压缩,这些报头通常用于VoIP业务。
典型的,对于一个含有32 B有效载荷的VoIP分组传输来说,IPv6报头增加60 B,IPv4报头增加40 B,即188%和125%的开销。
为了解决这个问题,在LTE系统中,设定在激活周期内PDCP子层采用ROHC报头,在压缩实体初始化之后,这一开销可被压缩成4~6个字节,即12.5%~18.8%的相对开销,从而提高了信道的效率和的有效性。
IETF在“RFC 4995”中规定了一个框架,ROHC框架中有多种头压缩算法,称为Profile,每一个Profile与特定的、和更上层的协议相关,如TCP/IP和RTP/UDP/IP等。具体的报头压缩协议及属性如表1所示。
报头压缩协议可以产生两种类型的输出包:
(1)压缩分组包,每一个压缩包都是由相应的PDCP SDU经过报头压缩产生的;
(2)与PDCP SDU不相关的独立包,即ROHC的反馈包。
压缩包总是与相应的PDCP SDU采用相同的PDCP SN和COUNT值;ROHC反馈包不是由PDCPSDU产生的,没有与之相关的PDCP SN,也不加密。
PDCP安全性功能
LTE的安全性是在PDCP层负责的,通过加密(控制平面RRC数据和用户平面数据)及完整性保护(仅控制平面数据)实现。
1.2.1 加密/解密
在LTE系统中,加密功能位于PDCP实体中,加密对象包括:
(1)控制平面,被加密的是PDCP PDU的数据部分(未压缩的用户面或控制面的PDCP SDU或压缩的用户平面PDCP SDU)和MAC—I域(完整性消息)。
(2)用户平面,被加密的是PDCP PDU的数据部分。
PDCP实体所使用的和(KEY)由高层协议配置。一旦激活安全功能,加密功能即被高层激活,该功能应用于高层指示的所有PDCP PDU。PDCP用于加密的参数包括以下2个:COUNT;DIRECTION(传输的方向)。
RRC协议提供给PDCP加密功能所需要的参数包括以下2个:BEARER;KEY(控制平面使用KRRCenc,用户平面使用KUPenc)。
加密是通过对消息和加密流做异或(XOR)运算来实现的,这里加密流是由基于(AS)导出、无线承载ID、传输方向(上行或下行)以及COUNT值的所生成的。加密仅适用于PDCP数据PDU。控制PDU(如ROHC反馈或PDCP状态报告)既不使用加密,也不适用完整性保护。
1.2.2 完整性保护
完整性保护功能包括完整性保护和完整性验证两个过程,完整性保护功能仅应用于SRB。用于PDCP实体的完整性保护功能的算法和KEY由上层配置。一旦激活安全功能,完整性保护功能即被高层激活,该功能应用于高层指示的所有PDCP PDU。PDCP用于完整性保护的参数包括以下2个:COUNT;DIREC-TION(传输的方向)。
RRC协议提供给PDCP完整性保护功能的参数包括以下2个:BEARER;KEY(控制平面使用KRRCint)。
UE基于上述输入的参数计算X-MAC,进行PDCP PDU的完整性验证。如果计算出的X-MAC与MAC-I相同,则完整性保护验证成功。
PDCP数据的传输
控制平面的PDCP PDU和用户平面的PDCP数据PDU都拥有一个序列号SN字段,PDCP子层的发送和接收实体就是通过设置和检查SN字段来实现PDCPPDU的按序发送和接收。PDCP子层在发送侧和接收侧分别维护一个重排序窗口的大小是SN范围的50%。当SN为0~4 095时,即“最大PDCP SN”的值为4 095时,重排序窗口的大小为2 048。
在非切换状态下,RLC子层位为PDCP子层提供按序提交和重复包丢弃服务。而在切换状态下,由于UE与两个同时通信,因此其RLC子层无法保证按序提交和重复包丢弃,从而需要由PDCP子层来完成这些功能。
下面以UE侧的操作为例说明PDCP子层的发送和接收流程。
1.3.1 上行发送
每一个PDCP SDU对应一个Discard Timer,一旦由高层接收到一个PDCP SDU,即启动该SDU对应的Discard Timer。同时,进行发送相关的状态变量更新及加密、完整性保护等,具体过程如图3所示。
数据上行流程图
1.3.2 下行接收
在不需重建的普通工作模式下,PDCP实体在接收到RLC AM实体提交的PDCP PDU时,不需执行重排序过程,因为RLC AM在向PDCP实体提交PDCPPDU时,已保证顺序递交。以切换引起的PDCP重建为例,UE先从源收到一些PDCP SDU,重建开始后从目的eNodeB接收PDCP SDU(其中部分是源eNodeB转给目的eNodeB的,并且有一些是源eNodeB已发给UE但尚未得到确认的),因此,UE的PDCP实体收到的PDCP SDU可能是乱序并且有重复的,因此对于RLC AM模式,在重建情况下,PDCP接收实体需对接收的PDCP SDU进行重排序和重复检测。
综合上述各种情况,对映射到RLC AM模式的DRB接收处理过程如下:定义接收的PDCP序列号为SN,接收端上一次提交给高层的PDCP SDU序列号为Last_Submitted_PDCP_RX_SN,Reordering_Window为序列号空间50%长度的重排序窗,RX_HFN为接收端当前HFN,Next_PDCP_RX_SN为接收端期待的下一个接收的PDCP序列号,具体流程如图4所示。
PDCP数据包丢弃
LTE的PDCP层的丢弃功能基于定时器,发射机从高层接收到每一个PDCP SDU时该定时器启动,当定时器溢出时UE仍未发起PDCP SDU传输,那么丢弃该PDCP SDU。如果定时器被设置到一个合适的值来满足无线承载所要求的QoS,这一丢弃机制可以防止发射机的过渡延时和排队现象。具体的处理过程如下:
1.4.1 上行发送
当高层要求PDCP重建时,映射到RLC AM模式的DRB处理过程:
(1)重置上行头压缩协议。
(2)在重建过程中,应用高层提供的以及。
(3)由第一个还没有确认成功发送的PDCP SDU开始执行重传,或者按COUNT升序,优先于重传过程发送所有已关联了PDCP序列号的PDCP SDU。
①按照第一节报头压缩中提及的压缩算法,执行PDCP SDU报头压缩过程。
②按照安全性功能介绍的加密过程,执行PDCPSDU加密过程。
③将经过上述处理的PDCP数据PDU递交给下层。
1.4.2 下行接收
当高层要求PDCP重建时,映射到RLC AM模式的DRB处理过程:
(1)处理所有由于下层重建而由下层接收的PDCP数据PDU。
(2)重置下行头压缩协议。
(3)在重建过程中,应用高层提供的加密以及完整性保护算法。
本词条内容贡献者为
副理事长兼秘书长
中国通信学会
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企业信用信息LTE基础知识
& &最近在看LTE物理层方面的知识,主要是为了接下来的校招做准备
LTE数据处理需要层映射将数据流分成不同的块(层),再通过预编码矩阵将数据映射到天线端口。一直有这样的描述,我的问题是,如果没有层映射,直接将数据用预编码矩阵进行编码对应不是也可以实现数据流的分块和天线端口的对应吗?那到底层映射起一个什么作用,层数(RI)的选择有什么依据?也就是说对于空间复用而言,一个codeword或两个codeword分层方式都有几种可选,每一种选择都可以在后面的预编码中选择矩阵码本获得p个天线端口的数据,这个层的数量(RI)手机是根据什么来选择从而反馈给基站的?
& & &这边是通信家园的回答:
& & & & &&因为一个TTI里面最多只能传输两个TB,LTE最多有两个码字,而天线数,可以有1-4个,所以,一般都是用层映射解决不匹配问题。3GPP长期演进那本书里有相关介绍。而层数又可能小于天线端口数,所以需要进行预编码。
还有,在LTE里面,层数等于信道矩阵的秩,也就是说能够独立并行传输的数据流数。
& &针对上面的问题,得到的答案如下:
LTE的下行发送过程:
1)对于来自上层的数据,进行信道编码,形成码字;
2)对不同的码字进行调制,产生调制符号;
3)对于不同码字的调制信号组合一起进行层映射;
4)对于层映射之后的数据进行预编码,映射到天线端口上发送。
码字、层和天线端口的区分。
码字是指来自上层的业务流进行信道编码之后的数据。不同的码字q区分不同的数据流,其目的是通过MIMO发送多路数据,实现空间复用。
由于LTE系统接收端最多支持2天线,所以发送的数据流数量最多为2。这决定了不管发送端天线数为1、2或者4,码字q的数量最多只为2。
当发送端天线只有一根时,实际能够支持的码流数量也只能为1,所以码字数量最多也只能为1。
如果接收端有两根接收天线,但是两根天线高度相关。如果发送端仍然发送两组数据流(两个码字),则接收端无法解码。因此,在收端信道高度相关的情况下,码字数量也只能为1。
综上,码字q的数量决定于信道矩阵的秩。
由于码字数量和发送天线数量不一致,需要将码字流映射到不同的发送天线上,因此需要使用层与预编码。
层映射与预编码实际上是“映射码字到发送天线”过程的两个的子过程。
层映射首先按照一定的规则将码字流重新映射到多个层(新的数据流),参见P68表3-23、3-24。(注:层的数量小于物理信道传输所使用的天线端口数量P)。
预编码再将数据映射到不同的天线端口上。
在各个天线端口上进行资源映射,生成OFDM符号并发射,参见P67页图3-11。
3、天线端口
天线端口指用于传输的逻辑端口,与物理天线不存在定义上的一一对应关系。天线端口由用于该天线的参考信号来定义。等于说,使用的参考信号是某一类逻辑端口的名字。具体的说:p=0,p={0,1},p={0,
1, 2, 3}指基于cell-specific参考信号的端口;p=4指基于MBSFN参考信号的端口;p=5为基于UE-specific参考信号的端口。
从层到物理天线端口传输是通过预编码来完成的,参见P69的两个公式。由公式可见,无论层数是多少,只要其小于用于物理传输的端口数,即可通过预编码矩阵W(i)将其映射到物理的传输天线上。
对于p=4、5的情况,再P69第4行有介绍。P={0,4,5}都指单天线端口预编码,即使用的发送天线为1。由于层数量必须小于天线端口的数量,所以此时层数为1,适用表3-23第一种情况,层映射前后的码字是相同的。
曾有人指出,p=4、5时,发送端可以使用发送分集。理论上这是可行的,但是在LTE的规范中,p=4、5仅适用于单天线端口的预编码。由P69的预编码中的1&、&2&、&3&小点分别介绍单端口、空间复用、传输分集的三种预编码方式。P=4、5不属于传输分集。
码字用于区分空间复用的流;层用于重排码字数据;天线端口决定预编码天线映射。
LTE系统支持基于多码字(Multiple
Code&Word,MCW)的空间复用传输。
&&&&所谓多码字,即用于空间复用传输的多层数据来自于多个不同的独立进行信道编码的数据流,每一个码字可以独立地进行速率控制,分配独立的混合自动重传请求(Hybrid&&Automatic
Repeat-re Quest,HARQ)进程;而单码字的空间复用传输是指用于空间复用传输的多层数据仅仅来自于一个信道编码之后的数据流。具体情况可以参考图4-47所示的信道编码和串并变换(层映射)的流程,其中Q=1时表示单码字的空间复用传输,Q&1时表示多码字的空间复用传输。
&&&&其中L为空间复用传输的层数目,LTE系统支持的最大层数目为L=4(当传输天线数目为4,且空间信道秩为4时),而LTE支持的最大码字数目则为Q=2,即码字和层存在一对多的映射关系。具体映射关系如表4-1所示。
&&&&在空间复用的情况下,支持基于空间信道秩的慢速自适应。目前的工作假设是终端可以反馈一个整个带宽的秩大小,从而决定空间复用传输的层数目。
&&&&目前LTE支持开环的空间复用技术。
参考知识库
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