LTE: MAC & RLC

1. LTE: MAC & RLC Якимов Михаил

2. Содержание • Уровни МАС и RLC. Архитектура. • RLC: Сегментация, конкатенация • RLC: Режимы работы • МАС: Мультиплексированиеи приоритезация каналов • МАС: H-ARQ и ретрансляция • Планирование передач (Scheduler) • UL: Энергосбережение (DRX, paging) • UL: Случайный доступ (RACH)

3. Уровни МАС и RLC Radio Bearer – IP-пакеты одного QoS-класса (всего 9 классов, см. табл. 2.1 на стр. 33 «толстой книги») RLC: Отвечает за сегментацию и сборку пакетов внутри одного QoS-класса (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).

4. 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 сторонеи организации повторных передач

5. 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

6. RLC: UM Сегментация и конкатенация 0 или 1 SDU сегмент + 0 или более SDU+0 или 1 SDU сегмент Без padding’a Добавление заголовка Порядковый номер Для каждого SDU или его сегмента: Размер и граница Контроль последовательности доставки и переупорядочивание Отбрасывание дубликатов Сборка RLC PDU

7. 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

8. 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)

9. 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

10. 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

11. 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)

12. 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

13. 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

14. 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

15. МАС: H-ARQFDD 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 кмрадиус соты)

16. МАС: H-ARQTDD Разное количество процессов H-ARQ для восходящего и нисходящего каналов при различных TDD-конфигурациях 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

17. 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)

18. МАС: Динамическое планирование (DL) RLC Сегментация/конкатенация МАС: Мультиплексирование на основе приоритетов трафика H-ARQ ретрансляции, ресегментирование L1: 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)

19. МАС: Динамическое планирование (UL) Осуществляется на основе грантов Планируется 4-й субкадр (FDD)или далее (TDD) Планируются только TF Приоритезация выполняется на узле самостоятельно

20. 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

21. 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

22. МАС: Планирование и энергосбережение. DRX Терминал прослушивает нисходящий канал только раз за цикл DRX В остальных субкадрах RX-частьотключена для энергосбережения Короткий цикл – 20 мс (для VoIP)

23. Спасибо за внимание!