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
  
  上行链路数据链路层
  
  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：

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：

2、配置了 CA 的 UL 的 数据链路层结构：

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

• 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。