RLC過程

RLC,無線鏈路控制子層。 RLC過程指的是RLC層中的傳輸過程 本詞條以LTE為例介紹LTE技術中的RLC過程

LTE

LTE無線接入協定體系結構如圖1所示,該接入系統分為三層:層一為物理層(PHY),層二為媒體接入控制子層(MAC)、無線鏈路控制子層(RLC)和分組數據會聚協定子層(PDCP),層三為無線資源控制層(RRC)。其中物理層是無線接入系統最底層,它以傳輸信道為接口,向上層提供服務。

圖1  LTE無線接入協定體系結構 圖1 LTE無線接入協定體系結構

LTE(LongTermEvolution,長期演進),又稱E-UTRA/E-UTRAN,和3GPP2UMB合稱E3G(Evolved3G)

LTE是由3GPP(The3rdGenerationPartnershipProject,第三代合作夥伴計畫)組織制定的UMTS(UniversalMobileTelecommunicationsSystem,通用移動通信系統)技術標準的長期演進,於2004年12月在3GPP多倫多TSGRAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交頻分復用)和MIMO(Multi-InputΜlti-Output,多輸入多輸出)等關鍵傳輸技術,顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率(20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下,理論下行最大傳輸速率為201Mbps,除去信令開銷後大概為140Mbps,但根據實際組網以及終端能力限制,一般認為下行峰值速率為100Mbps,上行為50Mbps),並支持多種頻寬分配:1.4MHz,3MHz,5MHz,10MHz,15MHz和20MHz等,且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段,因而頻譜分配更加靈活,系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化,減少了網路節點和系統複雜度,從而減小了系統時延,也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式:FDD-LTE和TDD-LTE,即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統,二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上(像幀結構、時分設計、同步等)。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據,而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸,相對於FDD雙工方式,TDD有著較高的頻譜利用率。

LTE/EPC的網路架構如圖2所示,其中E-URTAN對應於圖3,E-URTAN無線接入網路架構。

圖2  3GPP接入的非漫遊架構 圖2 3GPP接入的非漫遊架構
圖3  E-UTRAN的網路結構 圖3 E-UTRAN的網路結構

ARQ過程

ARQ(AutomaticRepeatreQuest,自動重傳請求)是AMRLC實體的重要功能之一,主要通過輪詢、狀態報告和重傳來實現。

重傳

AMRLC實體的傳送端從對等AMRLC實體的STATUSPDU中接收一個AMDPDU或一個AMDPDU分段的NACK應答,則表明一個AMDPDU或PDU分段接收失敗,需要判定是否需要重傳。AMRLC維護一個重傳視窗,只對重傳視窗內的PDU進行重傳。如果接收到NACK訊息的AMDPDU或PDU分段的SN落在重傳視窗範圍內,則認為該SN對應的PDU或PDU分段需要進行重傳。

當一個AMDPDU或AMDPDU分段判定為需要重傳時,AMRLC實體按照如下過程進行重傳。

(1)如果當前重傳是首次重傳,則將該AMDPDU或PDU分段的重傳計數器RETX_COUNT設定為0,用來表征首次重傳。

(2)否則,如果當前重傳不是首次重傳,則將該AMDPDU或PDU分段的重傳計數器RETX_COUNT加1。

(3)判斷重傳計數器是否達到門限值,如果計數器達到重傳的最大門限,則將該結果報告給高層,重傳結束。

(4)如果判定該PDU或PDU分段尚未達到重傳最大門限,則發起重傳過程。

(5)對AMDPDU進行重傳時,AMRLC實體需要考慮是否對該PDU進行分段。

a.如果下層指示的RLCPDU大小與需要重傳的AMDPDU大小完全匹配,則不需要重新進行分段,直接將AMDPDU遞交給下層處理。

b.否則,如果下層指示的RLCPDU大小與需要重傳的AMDPDU大小不匹配,則需要對AMDPDU進行分段,使其適應於下層指示的大小,並將新的分段遞交給下層處理。

(6)當對部分AMDPDU進行重傳時,AMRLC實體需要將部分AMDPDU進行分段,使其適應下層指示的PDU大小,並將該分段遞交給下層處理。

當形成一個新的AMDPDU分段時,AMRLC實體應進行如下處理。

(1)只將原AMDPDU的數據域映射到新AMDPDU段的數據域。

(2)為新的AMDPDU分段添加PDU頭。

(3)按照下文的方式設定P域。

輪詢

AMRLC實體通過傳送輪詢以觸發對等AMRLC實體的狀態報告。

AMRLC實體每次組裝一個新的AMDPDU時都需要更新兩個變數,即PDU_WITHOUT_POLL和BYTE_WITHOUT_POLL,分別代表沒有包括輪詢比特的PDU個數和沒有包括輪詢比特的PDU總位元組數,這兩個變數隨著新組裝的PDU的數據域位元組數的增加而增加。

如果PDU_WITHOUT_POLL≤pollPDU(由RRC層配置)或者BYTE_WITHOUT_POLL≥pollByte(由RRC層配置),則在新裝配的PDU的數據域中觸發輪詢。

對於組裝一個AMDPDU或AMDPDU分段的情況,如果不考慮已傳送且正在等待ACK反饋的RLC數據PDU,以及當前RLC數據PDU為最後一個待發的PDU,或者當前RLC數據PDU傳送後沒有新數據的情況,則在當前RLC數據PDU中觸發輪詢。

AMRLC實體的傳送端通過以下配置過程完成帶輪詢比特的PDU組裝。

(1)設定RLC數據PDU的P域為1。

(2)設定PDU_WITHOUT_POLL為0。

(3)設定BYTE_WITHOUT_POLL為0。

在完成PDU組裝之後,RLCAM實體傳送端應記錄該PDU的SN值,同時啟動或重啟定時器t_PollRetransmit。

當AMRLC實體接收端接收到一個狀態報告反饋時,無論接收到的是ACK還是NACK,都應該停止並重置定時器t_PollRetransmit。如果定時器t_PollRetransmit逾時,AMRLC實體傳送端應則按如下操作重新開始新的輪詢過程。

(1)如果傳送快取和重傳快取均空或若無新RLC數據PDU能被傳送則對SN=VT(S)-1的AMDPDU進行重傳。

(2)對未收到ACK的AMDPDU進行重傳。

(3)在上述重傳的RLC數據PDU中觸發輪詢。

狀態報告

狀態報告由AMRLC實體接收端傳送,向其對等傳送端反饋接收狀態,即接收列表中RLCPDU的ACK或NACK情況。AMRLC實體是否使用狀態報告禁止功能由RRC層配置。狀態報告的觸發方式包括收到來自對等AMRLC實體的輪詢指示以及檢測到RLC數據PDU接收失敗。

如果AMRLC實體接收端接收到SN為x的RLC數據PDU,並且該數據PDU的P域設定為1,則接收端按照如下方式進行處理。

(1)如果該PDU沒有被丟棄,並且其序列號SN滿足x<VR(MS)或x≥VR(MR),則觸發一個狀態報告。

(2)否則延遲傳送狀態報告,直到滿足x<VR(MS)或x≥VR(MR)的條件,以此保證HARQ重排序之後才傳送RLC狀態報告。

如果檢測到RLC數據PDU的接收失敗,則AMRLC實體接收端延遲觸髮狀態報告,直到定時器t-Reordering逾時為止。

對於已觸發的狀態報告,AMRLC實體接收端在定時器t-StatusProhibit沒有計時或者逾時的狀態下才指示下層組裝一個狀態PDU。如果一個狀態PDU已經發給下層,則AMRLC實體接收端啟動定時器t-StatusProhibit。

AMRLC實體在構造一個狀態PDU時應包含以下內容。

(1)序列號(SequenceNumber,SN)滿足VR(R)≤SN<VR(MS)的AMDPDU,如果還沒有完全接收,則由SN=VR(R)開始,按PDUs的SN增序和PDUs內的位元組段增序組裝狀態PDU,直到占用完所有下層指示的比特。如果一個AMDPDU沒有接收到任何位元組分段,則將其序列號設定為狀態PDU的一個NACK_SN域;如果一個部分接收的AMDPDU,有一段連續的位元組分段沒有接收,則將上述信息通過NACK_SN、SOstart和SOend體現在狀態PDU中。

(2)將ACK_SN設定為狀態報告中沒有報告的下一個沒有接收的RLC數據PDU的序列號。

注1:VR(R):接收狀態變數,用來指示最新順序接收到的AMDPDU的序列號,也作為接收視窗的下限。

注2:VR(MR):最大可接收PDU的狀態變數,用來指示超出接收視窗的第一個AMDPDU的序列號,作為接收視窗的上限。

注3:VR(MS):最大傳送狀態報告指示變數,用來指示構造狀態PDU時指示為ACK_SN的最大的AMDPDU的序列號。

SDU丟棄過程

當上層(如PDCP)指示丟棄一個特定的RLCSDU時,如果該RLCSDU無任何分段段映射到RLC數據PDU中,則AMRLC實體的傳送端或UMRLC傳送實體應丟棄該RLCSDU。

重建過程(Re-establishment)

RLC重建由高層發起,適用於AM、UM和TM實體。當RRC指示RLC實體重建時,RLC實體應進行如下處理。

(1)若為TMRLC傳送實體,丟棄所有RLCSDU。

(2)若為UMRLC接收實體,將所有可能的序列號滿足SN<VR(UH)的UMDPDU重組成RLCSDU並去掉RLC頭,將所有重組的並且沒有提交給高層的RLCSDU按RLC序列號升序提交給高層,同時丟棄所有剩餘的UMDPDU。

(3)若為UMRLC傳送實體,則丟棄所有RLCSDU。

(4)若為AMRLC實體,將所有可能的序列號滿足SN<VR(UH)的接收端的AMDPDU分段重組成RLCSDU並去掉RLC頭,將所有重組的並且沒有提交給高層的RLCSDU按RLC序列號升序提交給高層,同時丟棄所有剩餘的AMDPDU和AMDPDU分段,丟棄傳送端所有的AMDSDU和AMDPDU,丟棄所有的RLC控制PDU。

(5)停止並重置所有定時器。

(6)重置所有狀態變數為它們的初始值。

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