5G(NR)三层协议功能定义

5G(NR)三层协议功能定义

5G（NR）网络的三层协议是实现高效无线通信的关键技术。本文详细介绍了L1、L2和L3层协议的功能定义，包括RRC、SDAP、PDCP、RLC和MAC等具体协议规范。通过深入解析这些协议的主要功能和作用，帮助读者全面了解5G网络的底层技术架构。

无线通信系统中通常使用的三层协议分别为L1、L2和L3层协议；欢迎参阅5G(NR)中的层三协议有啥用？对于5G(NR)网络中三层协议使用，3GPP对其功能分别定义如下；

一、L3层(RRC协议规范)---TS 38.331

主要功能包括:

• 连接管理:移动设备与网络间信令连接管理，促进通信和移动性管理。
• 广播信息:传递与网络和小区配置相关的系统信息(对于网络内的设备操作至关重要)。
• 承载控制:无线承载的设置、修改和释放管理;使网络资源与当前数据流量和服务需求保持一致。
• 移动性处理:移动设备在小区和不同无线接入技术之间的移动监督，确保无缝服务连续性。

图1.5G中RRC层协议功能

二、L2层(SDAP规范)---TS 37.324

主要内容包括:

• QoS流到DRB映射:将QoS数据流映射到DRB(数据无线承载),使承载资源与不同流量流的QoS要求保持一致。
• QoS执行:应用QoS规则以确保流量处理符合特定的服务级别协议和用户期望。
• 反射QoS流映射:根据观察到的数据流方向和要求，促进QoS流映射的动态调整。
• 切换期间服务连续性:确保即使网络拓扑因用户移动而发生变化，正在进行的会话也能保持其QoS特性。

图2.5G中SDAP层协议功能

三、L2层(PDCP规范)---TS 38.323

具体作用包括:

• 报头压缩:ROHC(稳健报头压缩)实施,以减少IP数据包的开销，提高空中接口的数据传输效率。
• 加密和完整性保护:提供安全功能，加密用户数据并确保控制平面数据的完整性。
• 按序交付:确保上层数据包的顺序交付，即使在不同网络单元之间切换时也是如此。
• 消除重复:删除PDCP层收到的重复数据包,提高数据传输效率。

图3.5G中PDCP层协议功能

四、L2层(RLC规范)---TS 38.322

具体作用包括:

• 分段和重组:有效地将较大的数据包分成较小的数据包进行传输，并在接收端重新组装。
• 错误纠正:在确认模式下利用自动重复请求 (ARQ) 机制来确保无错误数据传输。
• PDU(协议数据单元)处理:管理数据单元的打包和解释，包括序列编号以支持排序和重组。
• 缓存区管理:管理用于存储等待传输或重新传输的 PDU 的数据缓冲区，优化内存和吞吐量性能。

图4.5G中RLC层协议功能

五、L2层(MAC规范)---TS 38.321

具体作用包括:

• 逻辑信道复用/解复用:处理来自不同逻辑信道的数据复用到传输信道上进行传输，并在接收时将数据从传输信道解复用到逻辑信道。
• 优先级处理和信道访问:根据QoS参数管理数据传输的优先级和顺序，确保高优先级流量及时访问无线接口。
• HARQ错误纠正:实施混合自动重复请求(HARQ)流程，将错误检测和纠正功能与重传机制相结合。这种双重方法增强了数据完整性并减少了数据传输的延迟。
• 链路自适应:根据无线链路质量动态调整调制和编码方案，以优化数据吞吐量并在不同的信道条件下保持链路可靠性。
• 缓冲区管理:监督HARQ流程中等待传输或重传的数据的存储，优化资源使用和响应时间。
• 调度信息报告:收集和报告信道质量信息和缓冲区状态，以协助基站做出调度决策，提高资源分配的整体效率。

图5.5G中MAC层协议功能