如图2-2所示是LTE用户平面协议栈,即业务承载平面的分层协议结构,可以看出,用户数据业务完全不需要经过MME节点,从而达到了控制与承载分离的目的。
图2-2 LTE用户平面协议栈
如图2-3所示是LTE控制平面协议栈,即信令平面的分层协议结构,主要指eNodeB和MME之间的S1-MME接口信令协议栈结构,以及UE与eNodeB之间的无线接入层(AS)之间,即空中接口(Uu)的信令协议栈结构,其中eNodeB不对UE和 MME之间的非接入层信令(NAS)进行任何处理,即透明传递NAS信令消息。
图2-3 LTE控制平面协议栈
本小节分别给出各协议层的功能。一般来说,低层通过预定义的原语为上层提供服务,参见图2-4。
图2-4 LTE各协议层的原理
层1(L1) ,即物理层(Physical Layer),给高层提供数据传输服务。它具体包括以下功能:
● 传输信道的错误检测并向高层提供指示;
● 传输信道的前向纠错(FEC)编解码;
● 混合自动重传请求(HARQ)软合并;
● 编码的传输信道与物理信道之间的速率匹配;
● 编码的传输信道与物理信道之间的映射;
● 物理信道的功率控制;
● 物理信道的调制和解调;
● 频率和时间同步;
● 射频特性测量并向高层提供指示;
● 多输入多输出(MIMO)天线处理;
● 传输分集和波束形成。
层2(L2) ,即数据链路层,包括3个子层:MAC、RLC、PDCP。
MAC层的功能[网络侧每个小区(Cell)共用一个MAC 实体]包括:
● 逻辑信道和传输信道的映射、复用和解复用;
● 数据量测量;
● HARQ功能;
● UE内的优先级调度和 UE间的优先级调度;
● 传输格式(TF)选择;
● 比特填充;
● RLC PDU按序提交。
RLC层的功能包括:
● 支持 AM、UM、TM数据传输(FFS);
● HARQ;
● 数据切分(重切分)和重组(级联 FFS);
● SDU 的按序投递;
● 数据的重复检测;
● 协议错误检测和恢复(Reset FFS);
● aGW 和 eNB 间的流量控制;
● SDU丢弃控制(FFS)。
PDCP层的功能包括:
● IP头压缩,只支持 ROHC算法;
● 用户平面数据加密;
● 底层 RLC-SDU包投递时,PDCP层重排缓冲。
层3(L3) ,即RRC层的功能包括:
● 系统消息广播和寻呼;
● 建立、管理、释放 RRC连接;
● RRC信令的加密和完整性保护;
● 信令无线承载(SRB)和数据无线承载(DRB)管理;
● 移动性管理;
● 广播/多播服务支持;
● 非接入层(NAS)直传信令透明传送。