Партнерский проект 3-го поколения (3GPP) уже несколько лет работает над новой технологией мобильной связи Long Term Evolution (LTE) и развивает ее. Универсальные мобильные телекоммуникационные системы (UMTS) и системы высокоскоростного пакетного доступа (HSPA) в настоящее время являются широко распространенными системами, и LTE обеспечивает значительное улучшение этих стандартов. Управление радиоканалом (RLC) является частью стека протоколов как в UE, так и в eNodeB, который определяется поверх уровня управления доступом к среде (MAC). Рассмотрим обзор архитектуры RLC, трех режимов Transparent Mode (TM), Unacknowledged Mode (UM) и Recognized Mode (AM), а также сравнение LTE и HSPA. Мы также концентрируемся на структурах данных, переменных, константах и таймерах, используемых в слое RLC.
4G-это новейшая и развивающаяся технология в системе беспроводной мобильной связи. Она обеспечивает повышение производительности по сравнению с предыдущими мобильными технологиями.4G-LTE представляет собой новую технологию для повсеместного широкополосного доступа в интернет, предлагается для оценки международным союзом электросвязи-радиосвязь (ITU-R).
Некоторые из требований к производительности LTE таковы:
— Высокая скорость передачи данных: Uplink (UL)- 500 Мбит / С и Downlink(DL) — 1000 Мбит / с.
— Мобильность: поддерживает высокую скорость в диапазоне подвижности 0–15 км / ч.
— Более низкая задержка и энергопотребление: плоскость пользователя-менее 5 мс, а плоскость управления-менее 50 мс.
— Емкость ячейки: он поддерживает до 200 активных пользователей.
— Улучшение вещания и сосуществования с существующими системами.
Уровень протоколов RLC/MAC предоставляет услуги для передачи протокольных блоков данных, для этого используется среда, которая разделена между сетью и множеством мобильных терминалов. Данный уровень реализует разные логические каналы и находится в блоке управления пакетами PCU. Другими словами, этот уровень организует распределенное статистическое мультиплексирование пакетного трафика в коллективном радиоканале.
Уровень RLC присутствует поверх уровня управления доступом к среде (MAC) и под другими более высокими уровнями, такими как RRC (radio resource control) и PDCP (packet data convergence protocol) в стеке протоколов LTE. PDCP, RLC, MAC-слои вместе составляют LTE-Уровень 2. RLC действует как интерфейс между pdcp и Mac-уровнями и предоставляет услуги обоим.
Уровень управления радиосвязью (RLC) имеет три функциональных режима: TM (прозрачный режим), UM (неподтвержденный режим) и AM (подтвержденный режим).
Основными функциями RLC являются:
— Сегментация и конкатенация SDU верхнего уровня в PDU RLC, что обеспечивает надежную передачу данных и позволяет пакетам подстраиваться под размер, приемлемый для радиоинтерфейса. Каждому RLC присваивается порядковый номер (SN), а PDU повторно собираются на стороне приемника и передаются на верхние слои. Все PDU и SDU выровнены по байтам, что означает, что иногда неиспользуемые биты заполнения используются в дополнение к скорости обработки.
— Переупорядочение происходит для того, чтобы собрать неупорядоченные пакеты из HARQ MAC в нисходящем канале и обеспечить последовательную доставку PDU.
— Обнаружение и восстановление ошибок протокола и обнаружение дубликатов также являются функциями уровня RLC, который гарантирует, что SDU доставляются только один раз на верхние уровни.
— Повторная передача может быть выполнена для восстановления потерь пакетов для радио-носителей, которые нуждаются в безошибочной передаче. Существует одна сущность измеритель RLC на радио предъявителя. Функция шифрования обеспечивает защиту конфиденциальности.
Управление потоком гарантируется предоставлением приемнику механизма для регулировки скорости передачи данных отправителя.
Объект RLC передает SDU с верхнего уровня на свой одноранговый объект через нижние слои. PDU RLC может быть управляющим PDU (сигнальная информация) или PDU данных (информация о пользовательских данных). Один SAP между RLC и верхним слоем используется для приема SDU с верхнего уровня, и после создания PDU данных RLC из SDU PDU доставляются на нижний уровень по логическим каналам, и наоборот процесс происходит на приемном конце. Те же логические каналы, используемые для передачи/приема данных PDU, используются и для управления PDU.
Во всех трех режимах объекты передатчика и приемника работают со своими соответствующими одноранговыми объектами.
Существует три различных режима, в которых могут работать PDU RLC: прозрачный режим (TM), неподтвержденный режим (UM) или подтвержденный режим (AM). Режим работы определяет функциональность и применимость RLC. TM применим только для пакетов данных RLC, связанных с сигнализацией плоскости управления. АМ или UМ может использоваться для управления и плоскости пользователя пакетов данных RLC.
A. прозрачный режим (TM)
ТМ расшифровывается как «прозрачный режим». Буферизация — это единственная операция, выполняемая в режиме TM, которая очень проста. Он просто сохраняет данные в течение определенного периода времени или до тех пор, пока не поступят следующие входные данные, и отбрасывает их после этого периода времени, если данные не передаются.
RLC полностью прозрачен и, по сути, обходится стороной. В этом контексте прозрачный подразумевает, что содержимое проходит через этот слой без каких-либо изменений. Изменение означает, что, во-первых, заголовок не добавляется и не удаляется из входных данных. Во-вторых, сегментация -входные данные не разбиваются на несколько сегментов (SDU). В-третьих, повторная сборка — несколько сегментов данных (SDU) не объединяются в большие единицы данных.
Ретрансляция и последовательная доставка не происходят в ТМ. Поскольку нет восходящей линии связи, отчеты о состоянии терминала с обратной связью невозможны, а следовательно, и повторные передачи невозможны. Размеры сообщений выбираются таким образом, чтобы все рассчитанные терминалы были достигнуты с высокой вероятностью. Поэтому нет необходимости в повторной передаче, чтобы обеспечить безошибочную передачу данных или сегментацию для управления изменяющимися условиями канала. Конфигурация TM используется для BCCH, CCCH и PCCH, которые являются широковещательными каналами, предназначенными для распространения данных нескольким пользователям. В этом режиме нет никакой гарантии доставки, и он подходит для передачи голосовых данных.
Этот режим также использовался трафиком голосовых вызовов (DTCH) в WCDMA.
B. Неподтвержденный режим (UM)
UM означает «неподтвержденный режим», что означает, что он не требует никакого подтверждения (ACK/NACK) от получателя. Он поддерживает сегментацию или повторную сборку, а также последовательную доставку пакетов данных (PDU). Этот режим предпочтителен для VoIP и когда безошибочная доставка не требуется, например для MCCH и MTCH с использованием MBSFN. Единая система обмена сообщениями не гарантирует доставку пакетов, но подходит для потоковой передачи трафика. По аналогии, режим UM похож на TM в том, что с другого конца не требуется ACK/NACK, но отличается от TM тем, что он имеет свой собственный заголовок и добавляет его к PDU. RLC UM больше похож на UDP в мире IP.
Операции со стороны передатчика выполняются следующим образом:
1) буферизация — удерживает полученные SDU с верхнего уровня в буфере передачи до тех пор, пока не будет получена возможность передачи.
2) сегментация — сегментация большого куска данных на несколько небольших кусков данных, чтобы соответствовать правильному размеру (PDU).
3) конкатенация — объединение нескольких небольших фрагментов данных в один большой фрагмент данных (PDU) надлежащего размера для передачи, который также зависит от размера SDU.
4) добавление заголовка RLC, который включает в себя такую информацию, как SN и LI (индикатор длины). Эта информация включена, потому что получатель должен повторно разделить или повторно объединить данные, чтобы получить исходные данные. Эти PDU затем передаются на уровень MAC для передачи.
Операции приемной стороны выполняются следующим образом:
1) буферизация — принимающий объект удерживает полученные пакеты (PDU) в буфере приема.
2) переупорядочивание — из-за позднего прибытия PDU в ретрансляции нижнего уровня пакеты могут выйти из строя. Следовательно, на основе SN PDU переупорядочиваются.
3) удаление заголовка RLC — перед повторной сборкой данных следует удалить заголовок, добавляемый к PDU во время передачи.
4) повторная сборка — отменяя любую сегментацию или конкатенацию PDU, поля данных собираются обратно в SDU и передаются на верхние уровни стека протоколов.
DTCH, MTCH, MCCH используют этот тип процесса RLC. Мы можем использовать режим AM или TM для DTCH, так как это опция.
C. Подтвержденный режим (AM)
AM — это самый сложный режим из режимов RLC. AM расшифровывается как «подтвержденный режим», что означает, что он требует ACK/NACK от приемника. Сегментация/повторная сборка и последовательности доставки блоков распределения питания поддерживаются и здесь. Также поддерживается повторная передача ошибочных данных. AM подходит для передачи TCP-трафика и действует больше как TCP-пакет в мире IP. DL-SCH используется для основного режима работы пакетов TCP/IP. Исправление ошибок в AM основано на ARQ, который основан на специальных правилах, таких как запрос опроса, специальные таймеры и т. д. Управление потоком осуществляется путем изменения размера окна.
Операции на стороне передатчика:
Она включает в себя буферизацию, сегментацию/конкатенацию, добавление заголовка, которые выполняются так же, как и в UM. Но разница заключается в буфере ретрансляции, где после добавления заголовка формируются две идентичные копии PDU, где одна отправляется на MAC-уровень для буфера на более поздний промежуток времени, а затем PDU, хранящиеся в буфере ретрансляции, ретранслируются. Если ACK является передачей, а другой-полученной ретрансляцией, то PDU в буфере ретрансляции отбрасываются.
Операции на стороне приемника:
Она включает в себя буферизацию, переупорядочение, удаление заголовка RLC и повторную сборку пакетов, подобных UM.
В АМ, механизм повторной передачи на основе ARQ и используется, чтобы вернуть все недостающие блоки.
Повторная передача данных производится при необходимости. Если приемник посылает NACK, или передатчик не получает никакого ответа в течение определенного времени.
Таким образом, в данной статье дается представление о нескольких функциях уровня RLC LTE. Особенно были объяснены архитектура и три режима (TM, UM и AM).
Литература:
- Нефедов, В. И. Общая теория связи: учебник для вузов / В. И. Нефедов, А. С. Сигов; под редакцией В. И. Нефедова. — Москва: Издательство Юрайт, 2020. — 495 с.
- Прокис Дж. (Proakis). Цифровая связь. 2000. Москва. -565 с.
- Технологии сетевого позиционирования 5G. Фокин Г. А. 2021–455 с.
