机制与流程-第4章LTE空中接口

1. 什么是空中接口？空中接口连接哪些设备？
2. 空中接口上传递哪些信息？用什么来承载这些信息？
3. LTE空中接口采用怎样的协议栈？
4. 与WCDMA空中接口相比，LTE空中接口发生了哪些变化？
5. 空中接口为什么要定义信道？
6. RRC子层有什么功能？
7. RRC连接是怎样建立的？
8. PDCP子层有什么功能？
9. PDCP子层如何实施加密？
10. RLC子层有什么功能？
11. RLC子层如何保证数据的可靠传输？
12. RLC子层的三种工作模式有何差异？
13. MAC子层有哪些功能？
14. 物理层有哪些功能？
15. BCCH的处理路径是怎样的？
16. PCCH的处理路径是怎样的？
17. CCCH的处理路径是怎样的？
18. DCCH的处理路径是怎样的？
19. DTCH的处理路径是怎样的？

 

 

 

1. 什么是空中接口？空中接口连接哪些设备？

LTE空中接口是LTE系统中基站（eNB）与终端（UE）之间的接口。利用无线电波来传送信息。

1. 空中接口上传递哪些信息？用什么来承载这些信息？

信令与业务。

信令：NAS信令，终点是MME；另一种RRC信令，终点是eNB，用SRB（Signialing Radio Bearer，信令承载）来承载。

业务数据：用无线承载RB来传送业务数据。业务数据的终点在互联网。

1. LTE空中接口采用怎样的协议栈？

空口（Uu接口）上的承载就是无线承载RB。RB与S1接口上的S1 Bearer合在一起构成了E-RAB。E-RAB以基站为核心，是LTE无线网络中业务承载的处理单位。

E-RAB与SGW和PGW之间的S5/S8 Bearer 组合在一起，就够成了EPS承载，EPS是LTE网络的业务承载。

EPS承载再加上PGW与Internet的外部承载，连接到对端网络的承载通道，就实现了端到端的业务连接。

1. 与WCDMA空中接口相比，LTE空中接口发生了哪些变化？

首先，LTE空中接口需要传送的内容发生了变化，从信令、CS业务和PS业务三种信息简化为信令和PS业务两种信息，CS业务已经不复存在了。

其次PDCP子层处理的范围扩大了，从PS业务扩展到了信令和PS业务；

RRC和RLC子层功能变化不大，PDCP和MAC子层功能变化明显，物理层的功能与WCDMA相比，就是完全的变革了。

1. 空中接口为什么要定义信道？

信道可以看成信息的传输管道，用于传送具有特定属性的信息，信道是LTE空中接口上管理和配置的结构单位。不同种类的信道之间也有严格的层次关系：逻辑信道可以复用到传输信道上，而传输信道也可以复用到物理信道上，这样可以提高信息传送的效率。

1. RRC子层有什么功能？

RRC是Radio Resource Control的缩写，表示无线资源控制的意思，因此RRC子层主要负责LTE空中接口的无线资源分配与控制。LTE空中接口中的各种信令承载和无线承载，包括逻辑信道、传输信道和物理信道的具体配置，都需要通过RRC子层指定。

另外RRC子层还参与了待机状态和联机状态的众多处理机制，比如广播、寻呼、鉴权、加密、业务连接的建立与释放、测量配置与测量报告等。以上这些处理机制，可以通过RRC消息的处理和NAS信令的收发来体现。

1. RRC连接是怎样建立的？

终端首先向基站发送RRC Connection Request消息，消息中携带了终端的ID和建立连接的原因，请求建立RRC连接。

基站收到RRC Connection Request消息后，回复RRC Connection Setup消息，通知终端SRB1相关信道配置参数。

终端按照基站的指示建立SRB1（也就是RRC连接）后，回复RRC Connection Setup Complete消息，完成RRC连接的建立过程。

1. PDCP子层有什么功能？

PDCP是Packet Data Convergence Protocol的缩写，是分组数据汇聚协议的意思。PDCP位于RRC子层之下，RLC子层之上，是L2最上面的一层。

在控制面上，PDCP子层执行加密和完整性保护；在用户层面上，PDCP子层执行加密、包头压缩以及切换支持（也就是顺序发送和重复性检查）。

1. PDCP子层如何实施加密？

加密是PDCP子层的一个重要功能，加密的具体方法是将原始数据与**序列进行异或运算，得到处理后的数据并将其传送出去。接收方采用同样的**序列进行异或运算，就可以从接收到的处理后的数据中恢复出原始数据。

在LTE系统中，**序列根据**、无线承载RB的ID以及计数器count值等参数，采用特定的加密算法生成。

1. RLC子层有什么功能？

RLC是Radio Link Control的缩写，表示无线链路控制的含义，RLC位于PDCP之下，MAC之上，是L2中间的一个子层。

RLC的主要功能是保证点到点数据的可靠传输。

1. RLC子层如何保证数据的可靠传输？

通过三种方法实现：

分段；发送方把数据包先切割为小段，然后再分段发送，以提高重发效率。

重发（ARQ机制）；接收方的RLC协议处理实体一旦发现接收到错误数据，就会请求重发。

重组（排序）。重发会破坏数据分段的顺序，因此接收方还需要重组数据分段，这样才能构成一个正确的数据包。

1. RLC子层的三种工作模式有何差异？

透明传输模式（TM），服务质量低；TM模式负责传输上层PDU，不附加任何RLC信息，不保证数据传输的正确性，实时性最高。TM模式不执行分段/重组功能，基本没有开销。LTE系统的广播与寻呼信息采用了TM模式。

非确认传输模式（UM），服务质量次之；UM模式负责传输上层PDU，携带有PDU的编号信息。UM模式下利用编号信息可以实现传输信息的唯一性。UM模式下不进行数据重传，因此不保证数据传输的正确性，但系统开销较小。LTE系统的VOIP语音数据包采用了UM模式。

确认传输模式（AM）服务质量高。AM模式负责传输上层PDU，能进行数据重传，以保证能将数据正确的送达对等接收实体。当接收方发生意外情况不能正确接收时，AM会通知调用其的上层协议实体。AM模式的缺点是需要更多的处理过程，因此会引入较大的处理延时，系统开销最大。LTE系统的信令以及数据业务采用了AM模式。

	TM	UM	AM
名称	透明传输模式	非确认传输模式	确认传输模式
分段	无	有	有
重发	无	无	有
重组	无	有	有
开销	无	小	大
用途	广播、寻呼	VoIP	用户数据、信令

 

1. MAC子层有哪些功能？

MAC是Medium Access Control 的缩写，表示介质访问控制的意思。位于RLC之下，物理层（PHY）之上，是L2的最下面一个子层。

MAC子层的主要作用是实现逻辑信道的复用。MAC子层可以将DCCH、DTCH和BCCH等复用到SCH（共享传输信道）上。MAC子层还支持HARQ机制、随机接入机制、时间提前机制和调度机制。

1. 物理层有哪些功能？

PYH是Physical的缩写，位于LTE空口的最底层。LTE系统的OFDM和多天线技术就应用于物理层；至于测量以及功率控制等处理机制，也需要物理层来实施。

1. BCCH的处理路径是怎样的？

紧挨着PCCH的是BCCH，BCCH与PCCH一样，RLC子层采用TM传输模式。BCCH比较复杂，其内容采用两种处理方式：一种不经过MAC子层，直接送到物理层，映射到PBCH上，处理路径为BCCH-BCH-PBCH；另一种发送到MAC子层来复用，处理路径为BCCH-SCH-PDSCH。

1. PCCH的处理路径是怎样的？

如上图所示，下行方向最左边是PCCH，用来承载RRC子层发出的寻呼消息。PCCH与CCCH一样，RLC子层采用TM传输模式，但是不经过MAC子层，而是直接发送到物理层，处理路径为PCCH-PCH-PDSCH。

 

1. CCCH的处理路径是怎样的？

 

如图所示，上行方向分层结构的最左边，是CCCH，用来承载RRC信令，信令承载为SRB0，其RLC子层为虚线框，表示采用TM传输模式。SRB0的处理路径为SRB0-CCCH-SCH-PUSCH。值得注意的是CCCH是小区的公共控制信道，这意味着终端只是临时占用CCCH。

1. DCCH的处理路径是怎样的？

如图所示，紧挨着SRB0的是SRB1，它用来承载RRC信令和NAS信令。SRB1要经过PDCP子层的处理，其RLC子层为AM传输模式，处理路径为SRB1-DCCH1-SCH-PUSCH。SRB1非常重要，等价于RRC连接。DCCH是终端的专用控制信道，意味着SRB1是用户独占的。

紧挨着SRB1的是SRB2，它用来承载NAS信令。SRB2也要经过PDCP子层的处理，其RLC子层为AM传输模式，处理路径为SRB2-DCCH1-SCH-PUSCH。DCCH是终端的专用控制信道，意味着SRB2是用户独占的

1. DTCH的处理路径是怎样的？

如图所示SRB2右边的是业务相关的分层结构，以VoLTE为例，相关的IMS信令有DRB1来承载。DRB1要经过PDCP子层的处理，其RLC子层为AM传输模式，处理路径为DRB1-DTCH1-SCH-PUSCH。DTCH是终端的专用业务信道，意味着DRB1是用户独占的。

VoIP的数据包有DRB2来承载。DRB2要经过PDCP子层的处理，其RLC子层为UM传输模式，处理路径为DRB2-DTCH2-SCH-PUSCH。DTCH是终端的专用业务信道，意味着DRB2是用户独占的。