Chapter 1. NR网络架构 （二）

p.s. 时隔三个月继续更新。写完第一篇之后发现还有很多地方一知半解，所以作者先充了三个月的电，对整体有了大概的认知之后再回过头继续更新。希望记录的内容逻辑性更强内容更流畅，有错误之处请大家指正，共同探讨，共同进步。

接上篇。本篇主要介绍接入网的具体网络架构

1 RAN协议架构

1.1 L3协议架构

L3是通信系统中的网络层。在接入网领域，L3主要指的就是RRC(Radio Resource Control)子层。顾名思义，RRC层主要起到了网络侧对终端无线资源的控制作用，理所应当地位于RAN侧的最顶层。而RRC层的控制面功能实现要依赖于RRC信令。这一层的主要功能就是实现与RAN相关的控制面功能。基本的内容包括：

• 系统信息广播

• paging（寻呼）信息的发送

• 连接管理

• 移动性功能

• 测量配置和报告

• 终端能力的处理

  细看RRC层的这些功能，实际上就是控制了整个RAN侧基站和终端之间的通信流程。

1. 网络侧想与终端建立链接，首先需要通过广播使得终端获得相应的信息
2. 当终端有了相应的信息后，系统就要开始进行寻呼；
3. 寻呼成功后就要建立相应的连接并继续管理；
4. 一旦终端与网络的关系发生变化，那么就需要进行小区重选，即需要移动性管理的功能；
5. 当连接稳定建立后，网络和终端都需要即使知道对方的状态，因此需要不断的对各种信息进行测量和报告；
6. 同时由于许多功能并非强制性的，尤其在Rel17开始RedCap（Reduced Capability）终端的作用越发凸显，网络需要对终端的能力有所认知。

RRC层实现这些控制功能是通过RRC控制面协议实现的。这一控制面协议工作于gNB的RRC层和终端之间。具体可以通过RRC信令实现控制。RRC信令的具体内容可以参见3GPP TS 38.331。RRC控制信令协议的内容可读性很强，具体一个控制功能可以看作一个类（实体），每个参数都是其中的变量和成员函数。通过对参数进行配置即可实现具体的控制功能。采用RRC控制的优点在于可传输的内容可以很多很详细，但是时延很高。因此这种控制方式常见于周期信号的配置和半静态信号的预配置。
除了上述的基本控制功能外，随着3GPP关于NR标准的不断演进，一些诸如NR DC，载波聚合等相关功能的控制面，也要通过RRC来具体实现。

对于RRC控制面来说，不得不提到的就是RRC状态机。终端的RRC状态机共有3个状态：RRC_IDLE,RRC_CONNECTED、RRC_INACTIVE。

• RRC_CONNECTED：可以进行数据传输，同时保持了RRC的上下文信息，与核心网建立了相应的链接，网络控制移动性。这一状态下，可以理解为网络处于完全激活的状态，终端和网络随时可以寄包裹；
• RRC_IDLE：不可以进行数据传输，没有RRC的上下文信息，没有核心网建立了相应的链接，终端控制移动性。简言之这一状态就是什么也干不了，网络终端失去了联络方式，不能再寄包裹。
• RRC_INACTIVE：是NR新引进的状态。不可以进行数据传输，终端控制移动性但是有RRC的上下文信息，与核心网建立了相应的链接。这一状态就是现在什么也干不了，但是随时可以干起来。网络有终端的联络方式，但是终端不说行，网络不能邮寄包裹。
  通过这样的机制，实现了网络和终端的快速建立连接，同时尽可能节约了资源。

细心的读者可能注意到，RRC控制面协议作用在gNB和终端之间，而在上一篇博文中提到过，有些终端是直接和核心网的AMF之间进行通信的，这就需要NAS控制面协议来具体实现。与之相对应的，RRC层的信息往往也被称作AS消息。NAS和AS的消息都要通过RRC控制面协议承载和发送。因此，严格的来讲NAS层位于RRC层之上，二者同属于L3，但是NAS在划分上应当归属于核心网，RRC则应归属于接入网部分。

1.2 L2协议架构

L2层共包含了

1.2.1 SDAP

SDAP层，传的是Service Data, 主要的作用体现在Adaptation上，把QoS流里的IP数据包，和无线承载adapt上，把相应服务的数据流识别出来放在一起，就是SDAP层的主要功能。adapatation的时候，还得给加一个QFI（Qos flow identifier）。SDAP在NR中被引入，就是为了实现QoS管理，那么LTE为什么不需要这一功能呢？因为NR网络切片特性的引入，使得RAN侧需要知道网络的服务状况，从而进行分流。也由此可以得知，当NR采用NSA的网络架构，即最终接入的核心网是EPC时，由于没有网络切片功能，SDAP层也是不需要使用的。

1.2.2 PDCP

PDCP层，传的是Packag Data，主要功能在于Convergence。把数据流压缩成数据包，就是这一层的主要功能。邮寄打包时，两个重点的工作就是加上包裹信息（IP head compression，基于ROHC），同时确保包的安全（数据加密，控制面完整性保护）；解包的时候再进行对应的解密和解压缩。除此以外，如果包裹重了，还得删除（removal）；要多发几份，可以复制（duplicate）；包裹丢了可以重传（retransmission）；包裹想给两个人，就要打成两个包（Dual Connectivity），这些也都是PDCP层的内容。

1.2.3 RLC

RLC层，已经有了邮寄的地址，就需要负责把对应的包裹放到对应的邮寄线路上（Radio Link）上。包裹太大一次放不下，就拆的小一点（Segment）；该放的包裹有丢失，就请求再发一遍（ARQ）.。

1.2.4 MAC

MAC层，就是真正的要Acess了。包裹分配好了邮寄线路，需要分配个邮递员实现相应的包裹传递。邮递员（Logical Channel）需要选择具体在哪条线路（Transport Channel）上走起来，按时按序送达（shedule），送丢了还得包赔（HARQ）。

值得注意的是，PDCP、RLC、MAC各自都有不同的重传机制，具体会在后面的文章中介绍。

1.3 L1协议架构

L1层指物理层PHY层。这一层就是邮递员具体要走的路本路了。基本的路有这么几条：

• PBCH：广播信道
• PRACH：随机接入信道
• PDCCH：下行控制信道
• PDSCH：下行数据信道
• PUCCH：上行控制信道
• PUSCH：上行数据信道

先广播系统消息，之后UE再随机接入，接入之后先传控制信息，再传数据信息。逻辑信道和物理信道之间的映射关系，参见下一章节。

2 网络架构与信道映射

一言以蔽之，如下图所示。

逻辑信道包括：

• PCCH：Paging Control Channel.
• BCCH：Broadcast Control Channel
• CCCH：Common Control Channel
• DCCH：Dedicated Control Channel
• DTCH：Dedicated Traffic Channel
  前四个属于控制信道，具体传递东西，看名字就知道了。值得说的Common和Dedicated的区别。Common指的事随机接入相关的控制信息，具体会在后面章节提到，dedicated指的事针对与某个设备的 UE-specific的控制信息。
  逻辑信道里的控制信道，除了BCCH最后会映射到PBCH信道，其他的控制信息其实都最终映射到PDSCH/PUSCH中传输。
  除了来自于高层的控制信号，其实还有L1/L2的控制信号：MAC CE&UCI/DCI。其中 MAC CE仍PDSCH/PUSCH信道上传输，而DCI则在PDCCH’上传输，UCI在PUCCH上或PUSCH上传输。当PUSCH和PUCCH均可使用的时候，UCI也会优先在PUSCH上传输，主要是出于立方度量和射频指标的实现复杂度考虑。UCI/DCI常与RRC预配置配合，实现半静态控制，而MAC CE则常用于实现非周期性的动态控制。

最后

以上就是优美咖啡豆为你收集整理的NR接入网从标准到原理：第一篇·NR网络架构（二） Chapter 1. NR网络架构 （二） 的全部内容，希望文章能够帮你解决NR接入网从标准到原理：第一篇·NR网络架构（二） Chapter 1. NR网络架构 （二） 所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。