5G的無線接口繼承了4G,從5G整體協定棧結構來看,5G和4G的協定棧從根本上說沒有什麼大的變化。
無線接口協定棧主要分三層和兩面。三層包括:
- 網絡層(L3)
- 資料鍊路層(L2)
- 實體層(L1)
兩面指:
- 控制使用者面
- 控制面
使用者面協定棧即使用者資料傳輸采用的協定簇,控制面協定棧即系統的控制信令傳輸采用的協定簇。從控制面上來看,兩者的結構完全相同,如圖所示:
![](https://img.laitimes.com/img/__Qf2AjLwojIjJCLyojI0JCLicmbw5SM3UDOjVDO2UWZ4kTNkRmN4kDZxcTOzQjZlZmMiN2Mx8CX0JXZ252bj91Ztl2Lc52YucWbp5GZzNmLn9Gbi1yZtl2Lc9CX6MHc0RHaiojIsJye.png)
從使用者面來看,5G除了新增加了一個新的SDAP協定棧之外,其他結構和4G完全相同。
注:增加的SDAP這一協定棧的目的也非常明确,因為5G網絡中無線側依然沿用4G網絡中的無線承載的的概念,但5G中的核心網為了更加精細化業務實作,其基本的業務通道從4G時代的承載(Bearer)的概念細化到以QoS Flow為基本業務傳輸機關。
那麼在無線側的承載(DRB)就需要與5GC中的QoS Flow進行映射,這便是SDAP協定棧的主要功能。
關于這部分内容,後續會在5G QoS中詳細地介紹,請大家關注。
下面我們按從高層到底層的順序依次介紹每層的功能。
1、網絡層(L3)
網絡層(L3)包含NAS層和RRC層。
(1)NAS層NAS層即非接入層,主要用于UE與AMF之間的連接配接和移動控制。雖然AMF從基站接收消息,但不是由基站始發的,基站隻是透傳UE發給AMF的消息并不能識别或者更改這部分消息,是以被稱為NAS消息。NAS消息是UE和AMF的互動,比如附着、承載建立、服務請求等移動性和連接配接流程消息。
(2)RRC層RRC層主要用來處理UE與NR之間的所有信令(使用者和基站之間的消息),包括系統消息、準入控制、安全管理、小區重選、測量上報、切換和移動性、NAS消息傳輸、無線資源管理等。
2、資料鍊路層(L2)
資料鍊路層(L2)包括SDAP、PDCP、RLC和MAC層。
(1)SDAPSDAP層位于PDCP層以上,直接承載IP資料包,隻用于使用者面。負責QoS流與DRB(資料無線承載)之間的映射,為資料包添加QFI(QoS flow ID)标記。
5G的PDCP層功能與4G類似,主要功能有:
(1)使用者面IP頭壓縮(壓縮算法由手機和基站共同決定);
(2)加密/解密(控制面/使用者面);
(3)控制面完整性校驗(4G隻有控制面,5G使用者面可以選擇性校驗);
(4)排序和複制檢測;
(5)針對于NSA組網下的Option3X架構,gNodeB的PDCP進行分流,具有路由功能。
(3)RLCRLC層位于PDCP層以下,實體分為TM實體,UM實體,AM實體,AM資料收發共用一個實體,UM和TM收發實體分開,主要功能如下:
- TM透明模式(廣播消息)、UM非确認模式(語音業務,有時延要求)、AM确認模式(普通業務,準确度高);
- 分段和重組(UM/AM,分段的資料包大小由MAC決定,無線環境好較大,無線環境差較小);
- 糾錯(隻針對AM,ARQ,準确度高)。
5G MAC層功能與4G類似,主要功能是排程,功能包括:資源排程,邏輯信道和傳輸信道之間的映射,複用/解複用,HARQ(上下行異步),串聯/分段(原RLC層功能),如下圖所示:
3、實體層(L1)
5G實體層的主要功能是:錯誤檢測、FEC加密解密、速率比對、實體信道的映射、調整和解調、頻率同步和時間同步、無線測量、MIMO處理、射頻處理。
5G實體層基本流程和4G一緻,但是在編碼、調制、資源映射等具體過程存在差别(下圖已标紅表示差別),如圖所示:
4、總結
5G空口協定棧主要分三層和兩面,三層分别是網絡層(L3)、資料鍊路層(L2)和實體層(L1)。網絡層是空中接口服務的使用者,即RRC信令及使用者面資料;資料鍊路層(L2)對不同的層三資料進行區分标示,并提供不同的服務;實體層(L1)為高層的資料提供無線資源及實體層的處理。
從控制面來看,5G和4G的結構完全相同,從使用者面來看,5G除了新增加一個SDAP協定層外,其他結構和4G完全相同。