RLC，無線鏈路控制子層
本詞條以LTE為例介紹LTE技術中的RLC層結構
基本介紹
- 中文名：無線鏈路控制子層結構
- 外文名：Radio Link Control structure
- 套用學科：通信
LTE,RLC層結構,RLC層功能,TMRLC實體,UMRLC實體,AMRLC實體,
LTE
LTE無線接入協定體系結構如圖1所示，該接入系統分為三層：層一為物理層（PHY），層二為媒體接入控制子層（MAC）、無線鏈路控制子層（RLC）和分組數據會聚協定子層（PDCP），層三為無線資源控制層（RRC）。其中物理層是無線接入系統最底層，它以傳輸信道為接口，向上層提供服務。
圖1 LTE無線接入協定體系結構LTE（LongTermEvolution，長期演進)，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2UMB合稱E3G（Evolved3G）
LTE是由3GPP（The3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作夥伴計畫）組織制定的UMTS（UniversalMobileTelecommunicationsSystem，通用移動通信系統）技術標準的長期演進，於2004年12月在3GPP多倫多TSGRAN#26會議上正式立項並啟動。LTE系統引入了OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交頻分復用）和MIMO（Multi-Input&Multi-Output，多輸入多輸出）等關鍵傳輸技術，顯著增加了頻譜效率和數據傳輸速率（20M頻寬2X2MIMO在64QAM情況下，理論下行最大傳輸速率為201Mbps，除去信令開銷後大概為140Mbps，但根據實際組網以及終端能力限制，一般認為下行峰值速率為100Mbps，上行為50Mbps），並支持多種頻寬分配：1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G頻段和一些新增頻段，因而頻譜分配更加靈活，系統容量和覆蓋也顯著提升。LTE系統網路架構更加扁平化簡單化，減少了網路節點和系統複雜度，從而減小了系統時延，也降低了網路部署和維護成本。LTE系統支持與其他3GPP系統互操作。LTE系統有兩種制式：FDD-LTE和TDD-LTE，即頻分雙工LTE系統和時分雙工LTE系統，二者技術的主要區別在於空中接口的物理層上（像幀結構、時分設計、同步等）。FDD-LTE系統空口上下行傳輸採用一對對稱的頻段接收和傳送數據，而TDD-LTE系統上下行則使用相同的頻段在不同的時隙上傳輸，相對於FDD雙工方式，TDD有著較高的頻譜利用率。
LTE/EPC的網路架構如圖2所示，其中E-URTAN對應於圖3，E-URTAN無線接入網路架構。
圖2 3GPP接入的非漫遊架構
圖3 E-UTRAN的網路結構RLC層結構
RLC層由RRC層配置，其功能由RLC實體執行。對於eNodeB側的每一個RLC實體，UE側都有其對等的實體，同樣UE側的每個RLC實體，在eNodeB側也有都有其對等的實體。
RLC實體從高層接收RLCSDU，並將接收到的RLCSDU封裝到RLCPDU中，通過下層向對等的RLC實體傳送，對等的RLC實體通過下層接收RLCPDU，並將其中的RLCSDU提交給高層。RLC實體通過單一的服務接入點（ServiceAccessPoint，SAP）與高層互動SDU，通過單一的邏輯信道與下層互動PDU。
RLC實體通過3種模式數據傳輸：透明模式（TransparentMode，TM）、非確認模式（UnacknowledgedMode，UM）和確認模式（AcknowledgedMode，AM）。因此，RLC實體可以分類為TMRLC實體、UMRLC實體和AMRLC實體。
TMRLC實體和UMRLC實體各包括一個傳送實體和接收實體。傳送實體從上層接收RLCSDU，並通過下層向其對等的接收實體傳送RLCPDU。接收實體通過下層從其對等傳送實體接收RLCPDU，並向上層遞交RLCSDU。
AMRLC實體包括傳送端和接收端兩部分。AMRLC實體的傳送端從上層接收RLCSDU，通過下層向其對等的AMRLC實體傳送RLCPDU，接收端通過下層從其對等的AMRLC實體接收RLCPDU，並向上層遞交RLCSDU。RLC層結構如圖4所示。
圖4 RLC層結構RLC層功能
RLC子層支持以下功能。
（1）高層PDU的傳輸。
（2）ARQ糾錯（僅適用於AM數據傳輸）。
（3）RLCSDU的級聯、分段和重組（僅適用於UM和AM數據傳輸）。
（4）RLC數據PDU的重分段（僅適用於AM數據傳輸）。
（5）RLC數據PDU的重排序（僅僅適用於UM和AM數據傳輸）。
（6）重複檢測（僅適用於UM和AM數據傳輸）。
（7）RLCSDU丟棄（僅適用於UM和AM數據傳輸）。
（8）RLC重建。
（9）協定錯誤檢測（僅適用於AM數據傳輸）。
TMRLC實體
TMRLC實體能通過BCCH、上下行CCCH和PCCH邏輯信道傳送或接收RLCPDU，TMRLC實體傳送或接收的RLC數據PDU為TMDPDU。
TMRLC傳送實體不會分段或級聯RLCSDU，在RLC層也不會增加任何頭部指示結構。TMRLC接收實體接收到TMDPDU，直接將這些PDU傳送至高層。TMRLC實體如圖5所示。
圖5 透明模式對等實體的模型UMRLC實體
UMRLC實體可通過上下行DTCH、MCCH和MTCH邏輯信道傳送或接收RLCPDU，UMRLC實體傳送或接收的RLC數據PDU為UMDPDU。
UMRLC實體結構如圖6所示。
UMRLC傳送實體在生成UMDPDU時可以分段或級聯RLCSDU，並針對不同的分段或級聯情況加上相應的RLC頭，使得生成的UMDPDU可以完全占用傳送時刻下層指示的RLCPDU大小。
圖6 非確認模式對等實體的模型UMRLC對接收實體接收到所有UMDPDU按照如下方式操作。
（1）檢測該UMDPDU是否被重複接收，並丟棄重複的UMDPDU。
（2）對接收順序混亂的UMDPDU進行重排序。
（3）檢測下層UMDPDU丟失並避免過多的重排序延遲。
（4）從重排序後的UMDPDU重組出RLCSDU並且按順序向上層提交RLCSDU。
（5）丟棄由於下層數據丟失而不能重組出RLCSDU的UMDPDU。
AMRLC實體
AMRLC實體可通過上下行DCCH和上下行DTCH傳送或接收RLCPDU，AMRLC實體傳送或接收的RLC數據PDU為AMDPDU和AMDPDU分段。
AMRLC實體結構如圖7所示。
AMRLC實體按照下層指示的PDU大小將RLCSDU分段或級聯之後形成AMDPDU進行傳送。在重傳時，如果需要重傳的PDU大小與下層指示的大小不相符，可以將該PDU重新分段為AMDPDU分段，分段個數不限。
AMRLC實體傳送端的主要作用由高層接收到RLCSDU，形成AMDPDU進行傳送。或對AMDPDU進行重傳，根據需要將RLCPDU進行分段，形成AMDPDU分段，並在數據PDU中加入相關的RLC頭。
圖7 確認模式實體的模型AMRLC實體傳送端在考慮優先權時認為RLC控制PDU優先於RLC重傳數據PDU，重傳數據PDU優先於RLC新數據PDU。
AMRLC實體傳送端需要維護一個傳送視窗和一個接收視窗，傳送端在完成傳送功能的過程中需要根據PDU的序列號和傳送視窗的大小判斷該PDU是否在傳送視窗內，傳送端只會將在傳送視窗內的PDU傳送到下層，PDU傳送完成後更新傳送視窗以使得新的PDU進入到傳送視窗內。傳送端還需要維護一個接收視窗用於接收ACK信息。每收到一個ACK信息則需要更新接收視窗以便接收更多的ACK信息。當一個已傳送的RLCSDU的所有的AMDPDU都已經接收到ACK信息後，RLC實體通知高層完成RLCSDU的傳輸。
AMRLC實體接收端在接收到RLC數據PDU之後需要完成以下過程。
（1）檢測該RLC數據PDU是否被重複接收，並丟棄重複的RLC數據PDU。
（2）對亂序接收的RLC數據PDUs進行重排序。
（3）檢測下層RLC數據PDU的丟失，並向其對等的AMRLC實體請求重傳丟失的PDU。
（4）根據重排序後的RLC數據PDU重組出RLCSDU，並且按順序遞交給上層。
在RLC重建時，AMRLC實體的接收部分完成以下過程。
（1）根據亂序接收的RLC數據PDU重組出RLCSDU，並遞交到上層。
（2）丟棄任何不能重組RLCSDU的數據PDU。
（3）初始化相關的狀態變數並停止相關定時器。
