5G NR 第 2 层 – 分组数据融合协议 (PDCP)

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5G NR PDCP 是第 2 层协议,整体功能与4G LTE PDCP几乎相同。PDCP层位于控制平面上侧的RRC和下侧的RLC之间,以及用户平面的SDAP和RLC之间。如下图所示。
 
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PDCP 的关键特征
  • PDCP代表分组数据收敛协议
  • 它是 5G NR 无线电协议栈的一层
  • 它位于 5G NR 无线电协议栈中RLC 层的顶部和SDAP层(用于用户平面)或RRC层(用于控制平面)的下方
  • 由报头压缩功能,它被称为收敛协议
  • PDCP 层还负责加密和完整性等安全事务
  • 3GPP 规范TS 38.323定义的 PDCP 协议
 
PDCP 服务
  • PDCP 层为上层比如“RRC 或 SDAP” 提供以下服务:
  • 用户面数据传输
  • 控制平面数据的传输
  • 标头压缩
  • 加密和完整性保护
PDCP 层期望来自较低层的以下服务,即 RLC 
  • 确认的数据传输服务,包括 PDCP PDU 成功交付的指示。
  • 未确认的数据传输服务。
 
PDCP 功能
  • 以下是 PDCP 层/子层执行的功能列表:
  • 数据传输(用户平面或控制平面)
  • PDCP SN 的维护
  • 使用ROHC协议的头压缩和解压
  • 加密和解密
  • 完整性保护和完整性验证
  • 基于定时器的 SDU 丢弃
  • 对于拆分承载,路由
  • 复制
  • 重新订购和按订单交付
  • 无序交付
  • 重复丢弃。
PDCP层结构视图
 
下图给出了 PDCP 层的结构视图。
 
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现在,看到上图,脑海中浮现出一些问题,例如“什么是 PDCP 实体?”、“什么是 PDCP SAP?”、“什么是 C-SAP?”、“什么是 RLC UM -SAP?”、“什么是 RLC AM-SAP?”、“什么是 PDCP SDU/PDU?” 和“什么是 RLC SDU/PDU?”。不用担心这些问题,下面一一解释。
  • 什么是PDCP 实体?:用于执行 PDCP 子层功能(如序列编号、报头压缩/解压缩、加密/解密等)的 PDCP 实体可以配置为具有发送端和接收端(用于双向无线电承载),或仅配置一个其中(对于单向无线电承载)。
  • 什么是 PDCP SAP?:SAP 代表服务访问点。ASAP 是任意两层之间的逻辑连接(接口)。这里 PDCP SAP 是 SDAP 和 PDCP 之间的接口。
  • 什么是 C-SAP?:C-SAP代表 Control Service Access Point,是 PDCP 和 RRC 之间的逻辑连接(接口)。
  • 什么是 RLC UM-SAP?:RLC UM-SAP 代表 RLC Unacknowledged Mode SAP,它是 RLC 和 PDCP 之间的逻辑连接(接口)。
  •  什么是 RLC AM-SAP?:RLC AM-SAP 代表 RLC Acknowledged Mode SAP,它是 RLC 和 PDCP 之间的逻辑连接(接口)。
  • 什么是 PDCP SDU/PDU?:SDU 代表服务数据单元,PDU 代表数据包数据单元。PDCP 子层的输入称为 PDCP SDU,PDCP 子层的输出称为 PDCP PDU 或 RLC SDU。
  • 什么是 RLC SDU/PDU?:RLC 子层的输入称为 RLC SDU,RLC 子层的输出称为 RLC PDU 或 MAC SDU。
PDCP层的功能图
 
关于 PDCP 子层功能流程,它意味着在 TX(下行链路)/RX(上行链路)期间将执行哪些功能。
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该图将提供有关 PDCP 层功能的概念。看到这张图,脑海中浮现出一些问题,比如:“序列号的目的是什么?”、“标头压缩的目的是什么?”、“什么是完整性保护?”、“密码是什么?”、“添加 PDCP Header 的目的是什么??”、“路由/复制的目的是什么?”
  • 序列号的目的是什么?:序列号对于重复检测和重新排序非常有用。它根据程序维护 COUNT 值。
  • 标头压缩的目的是什么?:Header压缩是一种在数据包传输之前压缩数据包中的 IP 标头并减少开销的技术。
  • 什么是完整性保护?:完整性是一种特殊的加密算法,用于信令消息,提供安全性。
  • 密码是什么?:它是一种基于密钥的加密算法,用于用户平面数据和控制平面数据,以提供安全性。
  • 添加 PDCP Header 的目的是什么?:在执行PDCP子层功能后,添加PDCP头生成PDCP PDU。
  • 路由/复制的目的是什么?:如果启用拆分承载,则PDCP 路由功能将 PDCP PDU 路由到预期承载。
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