第7章 LTE空中接口協(xié)議

第7章

LTE空中接口協(xié)議7.1空中接口及協(xié)議棧7.2層1（L1）協(xié)議7.3層2（L2）協(xié)議7.4層3（L3）協(xié)議7.5NAS控制協(xié)議7.6空中接口標識7.1空中接口及協(xié)議棧用戶平面協(xié)議棧與UMTS系統(tǒng)相似（如圖7-1所示），主要包括PDCP、RLC、MAC層，主要執(zhí)行頭壓縮、調(diào)度、加密等功能。7.1空中接口及協(xié)議?？刂破矫鎱f(xié)議棧如圖7-2所示，主要包括非接入層（NAS）、RRC、PDCP、RLC、MAC層，其中PDCP、RLC和MAC的功能和用戶平面的一樣。7.2層1（L1）協(xié)議7.2.1傳輸信道1．下行傳輸信道類型（1）廣播信道（BroadcastCHannel）。（2）下行共享信道（DownlinkSharedCHannel）。（3）尋呼信道（PagingCHannel）。（4）多播信道（MulticastCHannel）。2．上行傳輸信道類型（1）上行共享信道（UplinkSharedCHannel）。（2）隨機接入信道（RandomAccessCHannel）。

7.2.2傳輸信道與物理信道映射傳輸信道與物理信道的映射關(guān)系如圖7-3和圖7-4所示。

7.2.2傳輸信道與物理信道映射1．上行方向表7-1規(guī)定了上行傳輸信道與對應(yīng)的物理信道的映射關(guān)系。表7-2規(guī)定了上行控制信道信息與對應(yīng)的物理信道的映射關(guān)系。傳輸信道物理信道上行共享信道（UpLinkSharedChannel,UL-SCH）PUSCH隨機接入信道（RandomAccessChannel,RACH）PRACH控制信息物理信道上行控制信息（UpLinkControlInformation,UCI）PUCCH、PUSCH

7.2.2傳輸信道與物理信道映射2．下行方向表7-3規(guī)定了下行傳輸信道與對應(yīng)的物理信道的映射關(guān)系。表7-4規(guī)定了下行控制信道信息與對應(yīng)的物理信道的映射關(guān)系。傳輸信道物理信道下行共享信道（DownLinkSharedChannel,DL-SCH）PDSCH廣播信道（BroadcastChannel,BCH）PBCH尋呼信道（PagingChannel,PCH）PDSCH多播信道（MulticastChannel,MCH）PMCH控制信息物理信道控制格式指示（ControlFormatIndicator,CFI）PCFICHHARQ指示（HARQIndicator,HI）PHICH下行控制信息（DownlinkControlInformation,DCI）PDCCH7.3層2（L2）協(xié)議L2總體框架圖7-5和圖7-6分別給出了下行和上行的層2框架。7.3層2（L2）協(xié)議7.3.1媒體訪問控制（MAC）協(xié)議1．MAC的功能（1）邏輯信道與傳輸信道之間的映射。（2）RLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）的復(fù)用與解復(fù)用。

（3）業(yè)務(wù)量測量與上報。（4）通過HARQ進行錯誤糾正。（5）同一個UE不同邏輯信道之間的優(yōu)先級管理。（6）通過動態(tài)調(diào)度進行的UE之間的優(yōu)先級管理。（7）傳輸格式選擇。（8）填充。7.3.1媒體訪問控制（MAC）協(xié)議2．邏輯信道（1）控制信道（用于傳輸控制平面信息）。（2）業(yè)務(wù)信道（用于傳輸業(yè)務(wù)平面信息）。3．邏輯信道與傳輸信道的映射與現(xiàn)有系統(tǒng)相比，LTE中的邏輯信道與傳輸信道類型都大大減少，映射關(guān)系也變得比較簡單，上行邏輯信道映射如圖7-7所示。7.3.1媒體訪問控制（MAC）協(xié)議下行邏輯信道映射如圖7-8所示。7.3.2無線鏈路控制（RLC）協(xié)議1．RLC的功能（1）對上層PDU的傳輸支持確認模式（AM）或者非確認模式（UM）。（2）TM（透明模式）數(shù)據(jù)傳輸。（3）通過ARQ機制進行錯誤修正（CRC檢驗由物理層完成）。（4）根據(jù)傳輸塊（TB）大小進行動態(tài)分段，分段產(chǎn)生的RLCPDU不包含任何填充（Padding）。（5）重傳時對PDU進行重分段。（6）重分段的數(shù)目沒有限制。（7）同一RB的多個業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元（ServiceDataUnit，SDU）串接FFS。（8）順序傳送上層的PDU（切換時除外）。（9）重復(fù)檢測。（10）底層協(xié)議錯誤檢測與恢復(fù)。（11）eNodeB和UE間的流控。（12）SDU丟棄。（13）重置（Reset）。7.3.2無線鏈路控制（RLC）協(xié)議2．RLCPDU的結(jié)構(gòu)圖7-9中給出了RLCPDU的結(jié)構(gòu)。7.3.3分組數(shù)據(jù)匯聚（PDCP）協(xié)議1．PDCP的功能PDCP子層的主要功能如下。（1）頭壓縮與解壓縮，只支持一種壓縮算法，即ROHC算法。（2）用戶面數(shù)據(jù)傳輸，包括從NAS接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給RLC層，反之亦然。（3）切換時對上層PDU的順序遞交。（4）低層SDU的重復(fù)檢測。（5）用戶面數(shù)據(jù)和控制面數(shù)據(jù)加密。與現(xiàn)有系統(tǒng)中的PDCP相比較，LTE中的PDCP具有以下特點。（1）壓縮算法簡單，只支持一種。（2）不支持無損重定位。（3）要支持加密，3GPPR99～R7加密在RLC和MAC（TM模式在MAC）實現(xiàn)。（4）不再需要無損下行RLCPDU大小的改變。7.3.3分組數(shù)據(jù)匯聚（PDCP）協(xié)議2．PDCPPDU的結(jié)構(gòu)圖7-10給出了PDCPPDU的結(jié)構(gòu)。（1）PDCPPDU和PDCP頭為8位組的倍數(shù)。（2）PDCP頭可以是一個字節(jié)或者兩個字節(jié)長。7.4層3（L3）協(xié)議1．RRC層提供的服務(wù)與功能（1）廣播NAS層和接入層（AS層）的系統(tǒng)消息。（2）尋呼。（3）RRC連接建立、保持和釋放，包括臨時標識的分配、信令RB（SRB）的配置（低優(yōu)先級和高優(yōu)先級SRB）。（4）安全功能。RRC消息的完整性保護。（5）點對點無線承載（RadioBearer，RB）的建立、修改和釋放。（6）移動性管理功能。UE測量報告以及為了小區(qū)間和RAT間移動性進行的報告控制、小區(qū)間切換、UE小區(qū)選擇和重選以及小區(qū)選擇和重選控制、eNodeB間的通信上下文的傳輸。（7）QoS管理。（8）UE測量上報及測量控制。（9）NAS消息的傳輸。7.4層3（L3）協(xié)議2．RRC協(xié)議狀態(tài)以及狀態(tài)躍遷空閑狀態(tài)（RRC_IDLE）的狀態(tài)描述如下。（1）NAS配置UE特定（UE-specific）的DRX（非連續(xù)接收）。（2）系統(tǒng)信息廣播。（3）尋呼。（4）小區(qū)重選移動性。（5）UE已經(jīng)有一個可以在跟蹤區(qū)域（TrackingArea，TA）范圍內(nèi)唯一的標識。（6）在eNodeB中沒有保存RRC通信上下文。7.4層3（L3）協(xié)議連接狀態(tài)（RRC_CONNECTED）的狀態(tài)描述如下。（1）UE有E-UTRAN-RRC連接。（2）UE在E-UTRAN中有通信上下文。（3）E-UTRAN知道UE屬于哪個小區(qū)。（4）網(wǎng)絡(luò)可以給/從UE發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。（5）網(wǎng)絡(luò)控制的移動性（切換）。（6）鄰小區(qū)測量。（7）從PDCP/RLC/MAC層的角度可看出以下幾點。①UE可以發(fā)送數(shù)據(jù)給網(wǎng)絡(luò)，也可以接收從網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的數(shù)據(jù)。②UE監(jiān)聽與共享數(shù)據(jù)信道相關(guān)的控制信令信道來查看在共享數(shù)據(jù)信道上是否有分配給此UE的傳輸。③UE也要上報信道質(zhì)量信息和反饋信息給eNodeB。④DRX/DTX周期可以根據(jù)UE的活動水平來配置以達到終端節(jié)電和提高資源利用率的目的。這個功能由eNodeB進行控制。7.4層3（L3）協(xié)議3．RRC過程（1）系統(tǒng)信息廣播（2）尋呼過程（3）隨機接入過程①基于競爭的隨機接入過程。圖7-11所示是一個簡單的基于競爭的隨機接入基本流程。7.4層3（L3）協(xié)議②基于非競爭的隨機接入過程。圖7-12給出了一個簡單的基于非競爭的隨機接入基本流程。7.4層3（L3）協(xié)議圖7-13從L1與L2/L3交互的角度給出了隨機接入過程的交互模型。7.4層3（L3）協(xié)議（4）小區(qū)選擇和重選①在服務(wù)小區(qū)的系統(tǒng)信息中沒有必要指示鄰小區(qū)的信息以用于搜索和測量一個小區(qū)，即在E-UTRAN中是依賴于UE本身的檢測能力獲知鄰小區(qū)信息的。②是否需要指示同頻鄰小區(qū)的信息以加快終端的檢測速度還沒有確定。③對于搜索和測量異頻鄰小區(qū)，只需要指示出載波頻率。④對于E-UTRAN中的小區(qū)需要測量哪些屬性還沒有確定。⑤一個小區(qū)的小區(qū)重選參數(shù)是應(yīng)用于此小區(qū)內(nèi)的所有用戶的，但是針對每個用戶組或者某個用戶配置特定的小區(qū)重選參數(shù)也是可能的。7.5NAS控制協(xié)議1．NAS消息的傳輸在E-UTRAN中，NAS消息或者鏈接在RRC消息中或者沒有跟RRC消息鏈接。如果傳輸塊的大小允許，則初始直傳消息與RRC連接請求鏈接在一起。2．NAS的協(xié)議狀態(tài)以及狀態(tài)躍遷（1）LTE_DETACHED狀態(tài)：在該狀態(tài)下是沒有RRC實體的，通常是指剛開機時的狀態(tài)。（2）LTE_IDLE狀態(tài)：在該狀態(tài)下，UE是處于RRC_IDLE狀態(tài)的。（3）LTE_ACTIVE