Абонентская аппаратура и скорости передачи

Согласно Rel.9 специфицированы 5 категорий абонентских станций. Их характеристики сведены в табл. 3.12. [19]

Таблица 3.12

Категория UE	Параметры физического уровня вниз	Параметры физического уровня вверх	Параметры L2
Макс. число бит в канале DL-SCH в cубкадре¹	Макс. число бит в блоке DL-SCH в cубкадре²	Макс. число бит, обрабатыв. при HARQ	Макс. ранг при MIMO	Макс. число бит в канале UL-SCH в cубкадре	Модуляция 64-КАМ вверх	Объем буфера в кбайт
						нет
						нет
						нет	1 400
						нет	1 900
						есть	3 500

В табл. 3.12 обозначены:

1) Максимальное число бит, которое UE может получить во всех принятых блоках по каналу DL-SCH в одном субкадре. При пространственном мультиплексировании – это число бит в каждом из параллельных соединений.

2) Максимальное число бит в одном транспортном блоке, переданном по каналу DL-SCH в субкадре.

LTE радио протокол

LTE радио протокол включает в себя 3 уровня (рис.4.1).

Рис.4.1. Структура радио протоколов LTE

В плоскости управления на уровне L3 находится RRC (Radio Resource Control) протокол. Уровень L2 расщеплен на 3 подуровня:

- PDCP – Packet Data Convergence Protocol, протокол конвергенции пакетов данных;

- RLC – Radio Link Control Protocol, протокол управления радиосоединением;

- MAC – Medium Access Control Protocol, протокол управления доступом к среде.

Протокол RRC представляет собой систему алгоритмов и команд, используемых для обслуживания UE на радиоинтерфейсе.

Протокольные соединения в плоскости управления (Control Plane) в сети LTE показаны на рис.4.2. На нем, кроме радио протокола показаны сигнальные соединения по интерфейсу S1 (NAS – Non Access Stratum), организуемые поверх радио протокола, а также соединения по интерфейсу Х2.

Рис.4.2. Протоколы сигнальной плоскости в архитектуре LTE

Рассмотрим функции, выполняемые различными подуровнями L2 радиоинтерфейса. На протокольном уровне PDCP обрабатывают данные более высоких уровней: SDU (Service Data Units) – дейтаграммы трафика и сигнальные сообщения. При этом осуществляют:

- сжатие (и, соответственно, восстановление) IP-заголовков, используя протокол ROHC (Robust Header Compression), разработанный IETF и применяемый с сетях UMTS,

- шифрацию и дешифрацию SDU трафика и сигнализации (в UMTS это делают на уровнях RLC или MAC),

- защиту (проверку) целостности сигнальных сообщений (в UMTS это осуществляют на уровне RLC).

Последовательность производимых операций показана на рис. 4.4.

Рис.4.4. Операции, выполняемые на уровне PDCP

Кроме указанных функций, уровень PDCP обеспечивает передачу данных без потерь при хэндоверах и обрывах связи.

На уровне RLC осуществляют:

- сегментацию SDU на PDU (Protocol Data Unit) для передачи и объединение пакетов при приеме в требуемой последовательности,

- коррекцию ошибок при передаче, используя повторную передачу (ARQ),

- устранение ошибок в передаче пакетов, вызванных ошибками сигнализации.

Возможны 3 режима обработки пакетов на уровне RLC в зависимости от характера передаваемой информации:

- прозрачный (transparent mode) – пакеты не обрабатывают на уровне RLC,

- передача без подтверждения (unacknowledged mode),

- передача с подтверждением (acknowledged mode).

На уровне МАС происходит размещение и мультиплексирование пакетов логических каналов в транспортных с последующей передачей их по физическим каналам. Уровень МАС осуществляют:

- управление выделением канального ресурса с учетом приоритетов трафика, т.е. выполняют задачи планирования передач,

- выбор транспортных форматов передач,

- управление повторными передачами непринятых пакетов,

- организацию процедур доступа UE к сети и периодической синхронизации UE,

- измерения: объема передаваемого трафика, загрузки канала, состояния буферов передачи UE, относительной мощности передачи UE и ряд других,

- организацию режима сна/прерывистого приема (DRX) абонентских станций.

Протокольные уровни МАС и RLC тесно связаны между собой. В зависимости от характеристик канала связи и загрузки сети МАС выбирает оптимальный формат передачи (модуляцию, скорость избыточного кодирования, объем передачи), на основе которого RLC устанавливает размер PDU. MAC уведомляет RLC о начале передачи по конкретному соединению и о числе PDU, которые RLC должен выставить в данный момент. При неприеме PDU МАС сообщает RLC о необходимости повторной передачи.

Работой уровня МАС непосредственно руководит планировщик (scheduler), алгоритмы работы которого и ПО являются know-how производителя аппаратуры.

Сигнальный протокол RRC обеспечивает следующие функции и процедуры:

- передачу системной информации по радиоинтерфейсу,

- пейджинг,

- установление, поддержку и разрыв соединения по протоколу RRC между UE и e-UTRAN,

- выполнение задач безопасности, в том числе управление ключами,

- организацию части сквозного канала на радиоинтерфейсе,

- хэндоверы,

- селекцию сот при перемещении UE,

- передачу сигнализации NAS между UE и ядром сети,

- исправление системных ошибок между UE и ядром сети,

- поддержку самоконфигурации и самооптимизации сети.