Transcript PPT4 - Кафедра проблем передачи и обработки информации

LTE: MAC & RLC
Якимов Михаил
Содержание
•
•
•
•
•
•
•
•
Уровни МАС и RLC. Архитектура.
RLC: Сегментация, конкатенация
RLC: Режимы работы
МАС: Мультиплексирование и приоритезация
каналов
МАС: H-ARQ и ретрансляция
Планирование передач (Scheduler)
UL: Энергосбережение (DRX, paging)
UL: Случайный доступ (RACH)
Уровни МАС и RLC
•
•
•
Radio Bearer – IP-пакеты одного QoSкласса (всего 9 классов, см. табл. 2.1
на стр. 33 «толстой книги»)
RLC: Отвечает за сегментацию и
сборку пакетов внутри одного QoSкласса
(bearer’a).
Осуществляет
обнаружение
дубликатов
и
упорядочивание
пакетов
перед
отдачей на PDCP для компенсации
влияния H-ARQ на уровне MAC. Для
bearers с жёсткими требованиями к
потерям пакетов выполняет доп. ARQ
с
ретрансляцией
пакетов.
Распихивает данные по логическим
каналам MAC-уровня.
MAC: Мультиплексирует логические
каналы в транспортные, осуществляет
H-ARQ
с
ретрансляцией
и
планирование передач (eNodeB).
Отвечает за случайный доступ и
энергосбережение (UE).
RLC: Сегментация,
конкатенация
•
•
•
•
Сегментация пакетов и
конкатенация пакетов и/или их
сегментов осуществляется на
основе указаний планировщика,
находящегося на уровне МАС
Планировщик может задавать
необходимый размер RLC PDU
динамически
Обоснование необходимости: LTE
поддерживет широкий диапазон
битовых скоростей . При высокой
битовой скорости можно снизить
накладные расходы, при низкой сегментировать пакеты для
соответствия с выделяемым
частотно-временным ресурсом
Добавляется заголовок RLC с
порядковым номером RLC PDU для
контроля последовательности их
доставки на приёмной стороне и
организации повторных передач
Режимы RLC
• Обоснование: ТСР необходимо, чтобы PER не превышал по крайней
мере 10-5. H-ARQ обеспечивает лишь около 10-2-10-3,что недостаточно
для эффективной работы ТСР. Следовательно для такого трафика
необходим второй уровень ARQ.
• Поскольку требования на PER и др. разные для различных QoS-классов
(bearer’ов), то и RLC тоже имеет разные режимы работы:
•
•
•
Transparent mode (TM) – RLC абсолютно прозрачен для проходящих сквозь него
пакетов. Используется для управляющих широковещательных каналов BCCH, CCCH,
PCCH.
Unacknowledged mode (UM) – RLC выполняет только сегментацию, конкатенацию,
сборку пакетов на приёмной стороне и осуществляет контроль последовательности
доставки пакетов, но без ARQ и ретрансляции. Используется для VoIP и других
приложений реального времени, а также широковещания в MTCH и MCCH.
Acknowledged mode (AM) – включает также и использование ARQ с ретрансляцией.
Используется для передачи TCP/IP пакетов (не real-time) в DL-SCH
RLC: UM
•
Сегментация и конкатенация
•
•
•
Добавление заголовка
•
•
•
•
•
0 или 1 SDU сегмент + 0 или
более SDU+ 0 или 1 SDU
сегмент
Без padding’a
Порядковый номер
Для каждого SDU или его
сегмента: Размер и граница
Контроль последовательности
доставки и переупорядочивание
Отбрасывание дубликатов
Сборка RLC PDU
RLC: UM. Сборка RLC PDU
•
•
•
•
При приёме PDU 8 запускается
таймер переупорядочивания
Если до истечения таймера PDU
7 получен, то происходит сборка
PDU в SDU
Если до истечения таймера PDU
7 не был получен, то RLC считает
PDU 7 потерянным и начинает
сборку SDU, начиная со
следующего PDU.
SDU 22 и SDU 23 отбрасываются
и считаются не принятыми, а
SDU 24 сохраняется в приёмном
буфере
RLC: AM
•
•
•
•
•
•
ARQ
Ретрансляция RLC PDU
Ресегментация
ретранслируемых RLC PDU
Запрос состояния (приёмного
буфера)
Сообщение о состоянии
(приёмного буфера)
Запрет сообщений о состоянии
(приёмного буфера)
RLC: AM. Ретрансляция
•
•
•
Осуществляется по приёму
Сообщения о состоянии
приёмного буфера (Status
Report) от приёмной стороны
Status Report может
запрашиваться отправителем
(Polling), а может генерироваться
получателем самостоятельно
при обнаружении ошибки
приёма (истечение таймера
переупорядочивания для соотв.
пакета). В режиме АМ
неполностью принятые SDU не
отбрасываются, а хранятся в
буфере ретрансляции
Для контроля частоты отправки
Сообщения о состоянии может
быть установлен запрет (Status
Prohibit) на отправку Сообщений
о «новых» ошибках пока
ретрансляция «старых» не
завершена
RLC: AM. Ресегментация
•
•
В случае ретрансляции PDU
могут быть повторно
сегментированы на более
мелкие части на основе
указаний планировщика
Повторно сегментированные
PDU передаются и
обрабатываются приёмником
независимо как отдельные PDU
МАС: Архитектура
•
•
•
•
•
Мультиплексирование
логических каналов в
транспортные
H-ARQ с ретрансляцией в DL-(UL)SCH
Планирование передач
(eNodeB).
Функции DRX и Timing Advance
(UE).
Случайный доступ (RACH)
МАС:
Мультиплексирование
•
Транспортные каналы
•
•
•
•
•
•
•
PCH – пейджинговый канал,
поддерживает DRX
BCH – широковещательный канал
(для служебной информации)
DL-SCH – нисходящий канал передачи
MCH – поддержка MBMS (мультикаст)
UL-SCH - восходящий канал передачи
RACH – канал случайного доступа
MAC SDU мультиплексируются в
транспортные блоки TB
МАС: H-ARQ
•
•
•
•
•
Один протокол – несколько процессов H-ARQ типа stop-and-wait
Каждый процесс H-ARQ при приёме использует механизм soft combining, позволяющий
восстанавливать исходный транспортный блок на основе нескольких принятых копий, которые не
удалось успешно восстановить по отдельности.
Каждая последующая передача блока проводится с увеличением избыточности кодирования
Независимость процессов H-ARQ влечёт переупорядочивание принятых блоков на приёмной
стороне
3 типа: синхронный, асинхронный и адаптивный
МАС: H-ARQ
•
•
•
•
Синхронный/асинхронный –
временная область
Адаптивный/неадаптивный –
частотная область
Нисходящий канал –
асинхронный и адаптивный
Восходящий канал – синхронный
и неадаптивный (обоснование:
снижение служебной нагрузки
на восходящий канал).
Продумана поддержка
адаптивного режима
МАС: H-ARQ FDD
•
•
•
•
•
Одинаковое количество
процессов H-ARQ для
восходящего и нисходящего
каналов - 8
Период – 8 субкадров
Приход H-ARQ подтверждения в
4-ом субкадре
Ретрансляция – в 8-ом
Время TUE, оставшееся на
обработку подтверждения
абонентом – не менее 2,3мс (100
км радиус соты)
МАС: H-ARQ TDD
•
•
•
Разное количество процессов H-ARQ
для восходящего и нисходящего
каналов при различных TDDконфигурациях
Для подтверждения блока,
передаваемого в субкадре n
используется субкадр n+k, где k>=4.
Число к выбирается так, чтобы попало в
субкадр нужного типа (восходящий
PUCCH или PUSCH или нисходящий
PHICH).
Необходимость посылки нескольких
подтверждений одновременно
•
•
Мультиплексирование подтверждений
– независимые повторы ошибочных
блоков, но много бит, что ведёт к
снижению дальности
Bundling – две (или более ) передачи
подтверждаются как одна. Для
определения количества передач
используется Downlink Asignement
Index
МАС: Планировщик
•
Динамическое планирование
•
•
•
•
Каждую 1 мс информация о
планировании передаётся
некоторой группе получателей
DL: Задает TF формат
транспортных блоков (размер,
СКК, расположение блоков,
конфигурация антенн),
приоритеты QoS классов,
параметры сегментирования и
т.д.
UL: только TF формат
транспортных блоков.
Приоритетами и
сегментированием UE
управляет самостоятельно
Длительное планирование
•
•
Выделение ресурса на
постоянной основе
Для периодического трафика
(например, VoIP)
МАС: Динамическое
планирование (DL)
•
RLC
•
•
МАС:
•
•
•
•
Мультиплексирование на
основе приоритетов трафика
H-ARQ ретрансляции,
ресегментирование
L1:
•
•
Сегментация/конкатенация
Формат блоков (TF)
Стратегия – implementation
dependent
Информация для принятия
решений
•
•
•
Условия передачи в канале до
терминала пользователя
Размер буфера и приоритеты
потоков данных
Интерференция с соседними
сотами (если реализована
соответствующая функция
координации)
МАС: Динамическое
планирование (UL)
•
•
•
•
Осуществляется на основе
грантов
Планируется 4-й субкадр (FDD)
или далее (TDD)
Планируются только TF
Приоритезация выполняется на
узле самостоятельно
МАС: UL-приоритезация
•
•
•
Абсолютная приоритезация при
мультиплексировании может
привести к резкому ограничению
передачи данных из
низкоприоритетных каналов, когда
все имеющиеся ресурсы занимаются
высокоприоритетными каналами
Для каждого логического канала
используется параметр
приоритетной интенсивности
трафика PBR (Prioritised Bit Rate)
МАС PDU «конструируется» с учётом
значения PBR
МАС: Планирование на
постоянной основе
(persistent scheduling)
•
•
•
Планируется расписание передачи на каждый n-ый субкадр (n определяется RRC)
Ретрансляции планируются динамически
Возможно перекрытие расписаний для динамического расширения области резервирования
МАС: Планирование и
энергосбережение. DRX
•
•
•
Терминал прослушивает нисходящий канал только раз за цикл DRX
В остальных субкадрах RX-часть отключена для энергосбережения
Короткий цикл – 20 мс (для VoIP)
Спасибо за внимание!