NR L2/L3概述（一）- PDCP/RLC

NR radio interface protocols协议在NG-RAN和UE之间运行，又分为用户面协议和控制面协议：

1. 用户面协议（用于在网络和UE之间传输用户数据（如：IP包)） ；
2. 控制面协议（用于在NG-RAN和UE之间传输控制信令信息）；

非接入层(NAS)协议处于UE和5G核心网的AMF实体之间，用于实现核心网络相关功能和信令，包括注册、鉴权、位置更新和session管理。用户面协议主要实现PDU session服务（该服务通过接入层承载用户数据）。 控制面协议从请求服务、控制不同传输资源、切换等各个方面控制PDU session和UE与网络的连接。 控制平面信息的可靠性要求远高于用户平面数据的可靠性要求
NR协议栈的L2被划分为四个子层：

• 介质访问控制(MAC)
• 无线链路控制(RLC)
• 分组数据收敛协议(PDCP)
• 服务数据适配协议(SDAP)

其中每个子层承载并执行多个功能，这些功能可以通过L3的无线资源控制(RRC)进行配置，图 2.1显示OSI协议层以及它们如何映射到3GPP无线协议体系结构。 如图所示（暗阴影框），OSI网络模型的数据链路层映射到这四个子层，它们构成了3GPP NR协议的层二。 NR的L2协议与LTE的L2协议有一些相似之处；但是NR增加了配置灵活性和更多的功能来支持新的特性，比如在LTE中没有对应的波束管理。 与LTE RRC相比， NR RRC的一个显著差异是随着RRC_INACTIVE状态的加入而引入了3个状态UE行为。 该RRC_INACTIVE提供了一个类似于RRC_IDLE的状态， 同时将UE上下文存储在NG-RAN中， 使得到/从RRC_CONNECTED的转换更快，并产生较少的信令开销。

图 2.1 NR协议栈中L2/3协议架构

相对于LTE RRC，NR RRC还支持按需系统信息传输，UE在需要时会请求特定的系统信息，而不是NG-RAN消耗无线资源来定期广播系统信息，也不用扩展测量报告框架来支持beamformed operation中对波束测量（handover场景下）。

NR层2用户平面和控制平面功能映射和处理

服务数据适配协议(SDAP)是层2中的一个新子层，它直接与网络层交互，并提供QoS flow和数据无线承载(DRBs)之间的映射。 它还在上下行数据包中添加QoS 流标识符(QFIs)。 每个PDU session配置一个SDAP实体。

PDCP层的服务和功能包括：

• 序列编号；
• 报头压缩和解压（只支持ROHC）；
• 用户数据传输；
• 重排序和重复检测；
• 顺序传递；
• PDCP PDU路由（如果是split bearers）；
• PDCP SDU的重传；
• 加密、解密和完整性保护；
• PDCP SDU丢弃；
• PDCP重建和数据恢复（RLC AM模式)；
• PDCP状态报告（用于RLC AM模式）；
• PDCP PDU的重复检测，并向RLC指示丢弃。

控制面上PDCP层的主要服务和功能包括

• 序列编号；
• 加密、解密和完整性保护；
• 控制平面数据的传输；
• 重新排序和重复检测；
• 序列内传递；
• PDCP PDU的重复检测，对下层指示丢弃重复PDU。

PDCP协议可对每个无线承载执行IP头压缩，然后加密（这个功能可选）。
综上，一个PDCP header包含对端解密所需的信息，也包含用于重传和按序传输的序列号。
RLC层支持三种传输模式，包括透传模式(TM)、UM模式和AM模式。 这些模式之间的主要区别是否存在ARQ功能。 RLC 将NR中的无线承载分为两组，用于用户面数据的（DRB）和用于控制面数据的信令无线承载（SRB）。
RLC-TM模式用于传输SRB0、paging和广播系统信息(SI)，而对于其他SRB，则使用RLC-AM 模式。 对于DRB的传输，可使用RLC-UM或RLC-AM。 RLC层的一些服务和功能取决于传输模式。这些服务包括

• 上层PDU的传输；
• 独立于PDCP中的序列编号(RLC-UM和RLC-AM)；
• 通过ARQ功能(AM模式)进行纠错；
• RLC SDUs分割(在RLC-AM和RLC-UM模式)和重分割(在RLC-AM模式)；
• SDU的重新组装(在RLC-AM和RLC-UM模式)；
• 重复检测(在RLC-AM模式)；
• RLC SDU丢弃(在RLC-AM和RLC-UM模式)；
• RLC重建；
• 以及协议错误检测(在RLC AM模式)。

RLC层中的ARQ功能根据RLC状态报告执行RLC SDU或SDU段的ARQ重传。它还在需要时发送对RLC状态报告的请求，并在检测到丢失的RLC SDU或SDU段后触发RLC状态报告。 如果有必要，RLC协议执行PDCP PDU的分割，并添加一个包含用于处理重传的序列号的RLC头。 与LTE不同的是，NR RLC由于重新排序机制产生的额外延迟，不会向更高层提供数据的顺序传递。 如有必要，PDCP层可以提供顺序传递。