Este artículo comienza a tratar el contenido de NR PDCP. La imagen de arriba es una captura de pantalla del servicio y la descripción general de funciones de 38.300 PDCP. Las funciones de PDCP incluyen la transmisión de datos del plano de usuario o del plano de control, mantenimiento de PDCP SN, compresión y descompresión de encabezado utilizando protocolos ROHC y EHC, cifrado (para evitar escuchas) y descifrado, protección de integridad y verificación de integridad (para garantizar la exactitud de los datos); Enrutamiento de portadores divididos.
La función de reordenación de datos del sistema NR se migra completamente de la capa RLC a la capa PDCP, y la capa PDCP es responsable de realizar la función de reordenación para garantizar la entrega secuencial a las capas superiores; sin embargo, si ciertos escenarios requieren transmisión secuencial, puede ser entregado a la implementación del PDCP. En muchos casos, en escenarios de NR, la entrega rápida de paquetes de datos es más importante que la transmisión en orden. La capa PDCP también admite la configuración de entrega fuera de orden. Una vez que esta configuración está habilitada, la capa PDCP no reordena los datos y envía directamente la SDU de PDCP al nivel alto. La configuración de entrega fuera de servicio se aplica a servicios que son particularmente sensibles a retrasos o algunos servicios con requisitos especiales. PDCP admite retransmisión y su funcionamiento es similar a RLC ARQ, pero no admite segmentación. PDCP asociará un conteo con cada SDU, y el conteo es una combinación de PDCP sn y HFN. count se utiliza para identificar las SDU perdidas y solicitar la retransmisión; si se configura el reordenamiento, las SDU recibidas deben reordenarse antes de enviarse a la capa superior. Cuando los procesos de reordenación de las SDU en el búfer, las SDU del conteo más bajo deben transmitirse a la capa superior de manera ordenada, y luego se pueden entregar las SDU del conteo más alto. PDCP también puede configurar un temporizador de descarte para cada SDU de PDCP; cuando el temporizador de descarte expire, la SDU correspondiente se descartará y no se transmitirá; por supuesto, los datos repetidos también deben descartarse. Además, la transmisión repetida es una tecnología importante introducida por NR para satisfacer las necesidades de transmisión de baja latencia y alta confiabilidad Para obtener detalles, consulte Duplicación de NR PDCP.
Dado que PDCP no permite que COUNT se ajuste a DL y UL, se requiere una implementación específica en el lado de la red para evitar que ocurran los fenómenos anteriores, por ejemplo, al liberar y agregar los RB correspondientes o mediante la configuración completa (38.331 5.3.5.11).
La figura anterior es una posible estructura de la subcapa PDCP.
PDCP debe configurarse de acuerdo con los parámetros de la capa RRC. PDCP se usa para asignar RB a canales lógicos de tipo DCCH, DTCH, SCCH y STCH, y PDCP no se usará para otros canales lógicos excepto los cuatro canales lógicos anteriores.
Cada RB (excepto SRB0 de la interfaz Uu) estará asociado a una entidad PDCP. Según las características de RB (como unidireccional/bidireccional o dividida/no dividida) o modo RLC, cada entidad PDCP puede estar asociada con 1/2/3/4/6/8 entidades RLC, de la siguiente manera:
(1) portadores divididos, cada entidad PDCP estará asociada con dos entidades RLC UM (en la misma dirección), cuatro entidades RLC UM (cada dirección corresponde a dos entidades RLC) o dos entidades RLC AM;
(2) Para RBs configurados con duplicación PDCP, cada entidad PDCP estará asociada con N UM entidades RLC (en la misma dirección), 2 × N UM entidades RLC (cada dirección corresponde a N) o N AM entidades RLC, donde 2 < = N <= 4; consulte la descripción de la duplicación de PDCP para obtener más detalles.
(3) Para portadores DAPS, cada entidad PDCP se comunicará con dos entidades RLC UM (una para la celda de origen y otra para la celda de destino en la misma dirección), cuatro entidades RLC de UM (para cada dirección de la celda de origen y la celda de destino celda) correspondiente a 2), o 2 AM entidades RLC (una para la celda de origen y otra para la celda de destino);
(4) En otros casos, cada entidad PDCP está asociada con una entidad RLC UM, dos entidades RLC UM (una para cada dirección) o una entidad RLC AM.
La relación cuantitativa entre la entidad UM RLC anterior y la entidad AM RLC puede parecer confusa. Tome (4) como ejemplo. En circunstancias normales, una entidad PDCP solo necesita estar asociada con una entidad AM RLC (independientemente de la dirección), pero ¿Puede estar asociado con 1 a 2 entidades UM RLC (considerando la dirección)? Luego mire la descripción en el siguiente párrafo de RLC.
La entidad RLC de UM se puede configurar como una entidad RLC de UM transmisora o como una entidad RLC de UM receptora. La entidad RLC de UM transmisora recibe SDU de RLC de PDCP y envía PDU de RLC a su entidad RLC de UM receptora a través de MAC. La entidad RLC de UM receptora transmite las SDU de RLC a PDCP y recibe las PDU de RLC de su entidad RLC de UM homóloga que transmite a través de MAC.
La entidad AM RLC consiste en el lado de transmisión y el lado de recepción. El lado transmisor de la entidad RLC de AM recibe la SDU de RLC de PDCP y envía la PDU de RLC a su entidad RLC de AM par a través de MAC. El lado receptor de la entidad AM RLC transmite RLC SDU a PDCP y recibe RLC PDU de su entidad AM RLC par a través de MAC.
Se puede ver en el párrafo anterior que la transmisión UL y DL de la entidad UM RLC requiere transmitir la entidad UM RLC y recibir la entidad UM RLC respectivamente, que corresponden a UL y DL respectivamente, es decir, 2 entidades UM RLC; mientras que AM La entidad RLC está controlada por el lado transmisor y el lado receptor, es decir, una entidad RLC AM puede completar la transmisión UL y DL.
En otras palabras, para el modo UM, se requieren 2 entidades RLC UM para la transmisión UL y DL, respectivamente, para la transmisión UL y DL, mientras que para el modo AM, solo se necesita una entidad RLC AM para completar la transmisión UL y DL.
Como está escrito en la captura de pantalla anterior 38.322, acabo de decir que aquí se coloca la configuración de varios SRB y DRB en la red real.
Además, la versión posterior a R16 agrega el contenido de enlace lateral. Además del puerto Uu, los UE también pueden comunicarse a través de la interfaz PC5. El diagrama simple de enlace lateral es el siguiente.
La interfaz PC5 es la interfaz entre el módulo del automóvil y el automóvil, el equipo de carretera y la interacción humana. D2D en el plano de usuario entre UE que utilizan servicios V2X
(Device to Device) interfaz de comunicación directa. PC5 se puede utilizar como una forma de comunicación directa de vehículo a vehículo cuando no hay cobertura de red inalámbrica, por lo que uu y PC5 pueden coexistir.
Cuando el UE está dentro de la cobertura de NG-RAN, sin importar en qué estado RRC se encuentre el UE o cuando el UE está fuera de la cobertura de NG-RAN, admite la transmisión y recepción de enlace lateral a través de la interfaz PC5.
El diagrama de arquitectura relacionada con la comunicación inter-UE PC5 de enlace lateral NR es como el anterior, y al igual que la arquitectura convencional, PDCP está entre RRC y RLC.
Para admitir la función 5G ProSe UE-to-Network Relay (U2N Relay), R17 presenta Sidelink Relay para proporcionar una conexión de red para UE remoto U2N; el diagrama de pila de protocolos del plano de usuario y el plano de control de la arquitectura L2 U2N Relay es como se muestra arriba, donde PDCP y Hay una subcapa SRAP adicional entre los RLC, que se usa principalmente para el mapeo entre el RLC del relé Uu y el RLC del relé PC5.
Específicamente, la entidad PDCP está ubicada en la subcapa PDCP. Se pueden definir múltiples entidades PDCP para el UE. Cada entidad PDCP es responsable de transmitir los datos de una RB. La entidad PDCP se puede asociar con el plano de control o el plano de usuario, dependiendo de si PDCP está asociado con SRB o DRB.
La siguiente figura es el diagrama funcional de la entidad PDCP; para el portador dividido y el portador DAPS al enviar datos, se debe enviar la entidad PDCP para el enrutamiento de datos.
La entidad PDCP asociada con DRB puede usar headerCompression de acuerdo con la configuración de RRC, y el extremo receptor puede configurar headerCompression con la función de descompresión correspondiente para reducir el número de bits transmitidos. Este mecanismo es especialmente adecuado para cargas pequeñas, como escenarios de confirmación de TCP y voz IP. . Las versiones de PDCP posteriores a R16 admiten los protocolos de compresión de encabezados de ROHC y EHC. La compresión de encabezado se desarrolló para comprimir paquetes IP, por lo tanto, solo se aplica a la parte de datos, no a los encabezados SDAP ni a las PDU de control SDAP. Vale la pena señalar que cada protocolo de compresión de encabezado se configurará de forma independiente para DRB.
A continuación se muestra la explicación de headerCompression IE,
headerCompression: si se configura rohc, el UE aplicará el perfil ROHC configurado en UL y DL. Si se configura uplinkOnlyROHC, el UE aplicará el archivo de configuración de ROHC configurado en UL, y no se requiere headerCompression en DL. ROHC se puede configurar para cualquier RB. Sin embargo, ROHC y EHC se pueden configurar para una DRB al mismo tiempo. La red solo reconfigurará headerCompression cuando implique la reconfiguración del restablecimiento de PDCP y no configurará ningún drb-ContinueROHC. Al configurar outOfOrderDelivery, la red configura headerCompression como notUsed.
drb-ContinueROHC: indica si la entidad PDCP debe continuar o restablecer el protocolo de compresión de cabecera ROHC durante el restablecimiento de PDCP. Este campo solo se configura en el caso de reanudar la conexión RRC o reconfiguración con sync, mientras que el punto de terminación PDCP no se cambia y no se indica fullConfig. Si el portador está configurado como portador DAPS, la red no incluye este campo durante la configuración.
Además, el HO DAPS mencionado anteriormente pertenece al contenido de la mejora de la movilidad NR. Con el fin de reducir el tiempo de interrupción durante el HO, se propone la solución. En el HO DAPS, el UE continuará recibiendo datos DL de la fuente gNB hasta que el liberar la celda de origen.En el enlace ascendente, también continuará enviando datos de UL hasta que el RA del gNB de destino se complete con éxito. Para DAPS HO, al recibir el comando HO, el UE debe crear una entidad MAC de la celda objetivo; para el objetivo, establecer la entidad RLC y el canal lógico DTCH relacionado; para DRB, para la fuente y el objetivo, se debe configurar una entidad PDCP independiente y una entidad RLC ROHC; Mantenga la configuración de fuente restante hasta que se libere la fuente. Cuando HO falla, si el enlace de origen sigue siendo válido, el UE puede utilizar el enlace de origen para la recuperación en lugar del restablecimiento.
La figura anterior corresponde al diagrama funcional de la entidad PDCP asociada con el portador DAPS; en referencia a la descripción anterior, para el portador DAPS, la entidad PDCP debe configurarse con dos conjuntos de funciones y claves de seguridad, y dos conjuntos de encabezado Los protocolos de compresión se utilizan para la transmisión de celdas de origen y de destino.
La capa PDCP proporciona servicios a la capa RRC o SDAP, incluida la transmisión de datos del usuario y del plano de control, compresión de encabezado, cifrado y protección de integridad.
El tamaño máximo admitido por la SDU de PDCP es de 9000 bytes, y el tamaño máximo admitido por la PDU de control de PDCP también es de 9000 bytes.
El servicio proporcionado por la entidad PDCP que requiere la entidad RLC incluye la transmisión de datos en modo AM y necesita retroalimentar una indicación de éxito después de transmitir con éxito el servicio de transmisión de datos en modo UM de la PDU PDCP.
La última parte analiza el contenido del cifrado, el descifrado y la protección de la integridad.
Cifrado y descifrado
El cifrado es un medio importante para proteger los datos. La función del cifrado es garantizar que el contenido no se pueda obtener después de que se intercepte la información, protegiendo así la privacidad de los datos. La función de cifrado incluye dos partes: cifrado y descifrado. Después de activar la función de encriptación, el remitente encripta su PDU de datos PDCP correspondiente de acuerdo con el valor COUNT correspondiente a cada SDU de datos PDCP y el algoritmo y la clave de encriptación especificados por la capa superior. Después de recibir la PDU de datos PDCP, el extremo receptor primero determina el valor COUNT correspondiente a la PDU y luego lo descifra usando el algoritmo y la clave especificados por la capa superior. El contenido que debe cifrarse es la PDU de datos MAC-I y PDCP (excepto la cabecera SDAP y la PDU de control SDAP). Las funciones de encriptación no se aplicarán a las PDU de control de PDCP.
El RRC de la capa superior configura el algoritmo y la clave de cifrado utilizados por la entidad PDCP, y el mensaje RRC activa la función de cifrado. Una vez activada la seguridad, la función de cifrado se puede utilizar para todas las PDU de datos PDCP DL/UL indicadas por la capa superior.
Los parámetros requeridos para el cifrado PDCP incluyen el valor COUNT y la dirección de transmisión de datos. El algoritmo de cifrado cifra/descifra los datos de acuerdo con estos parámetros.
Los parámetros que debe proporcionar la capa superior incluyen Bearer (el valor se obtiene restando 1 de la ID de RB) y la clave de cifrado (las claves de protección de integridad utilizadas para el plano de control y el plano de usuario son KRRCenc y KUPenc respectivamente) .
Para los portadores DAPS, se determina en función del paradero de la SDU de PDCP. Por ejemplo, para la transmisión con la celda de origen, el algoritmo de cifrado y la clave de la celda de origen se utilizan para ejecutar la SDU de PDCP; para la transmisión con la celda de destino, se utiliza el algoritmo de cifrado configurado para la celda de destino y las claves se implementan en las SDU de PDCP.
El enlace lateral de NR, el algoritmo de cifrado y la clave utilizados por la entidad PDCP son configurados por el NAS, y la función de cifrado de los SRB o DRB de enlace lateral del enlace de unidifusión PC5 se activa a través del mensaje RRC. Las entradas requeridas como algoritmos de cifrado y descifrado incluyen KEY (NRPIK), COUNT, BEARER y DIRECTION. El cifrado y la programación no se utilizan para MRB y sidelin SRB4.
Protección y verificación de la integridad
Las funciones de protección de integridad realizadas por la capa PDCP incluyen protección de integridad y verificación de integridad. La protección de integridad protege la parte de datos sin cifrar y el encabezado de la PDU de PDCP en la PDU de PDCP. La protección de integridad siempre está habilitada para la PDU de datos PDCP de SRB, y también se puede usar para la PDU de datos PDCP de DRB, pero no para la PDU de control PDCP; también se aplica al enlace lateral SRB1, SRB2 y SRB3. Pero la protección y la verificación de la integridad no se utilizan para los MRB ni para los SRB4 secundarios.
Después de activar la función de protección de integridad, el remitente calcula el código de autenticación de mensajes (MAC-I) de cada PDU PDCP correspondiente a SRB/DRB de acuerdo con el algoritmo de protección de integridad, y completa el MAC-I en el MAC-I correspondiente a el dominio PDCP PDU., como se muestra arriba. Cuando el extremo receptor recibe la PDU de PDCP, calcula un X-MAC basado en los parámetros de entrada correspondientes y verifica la integridad de la PDU de PDCP recibida comparando si el X-MAC es consistente con el MAC-I. Si el X-MAC calculado es consistente con el MAC-I recibido, prueba que los datos recibidos están completos y no han sido manipulados, de lo contrario, indica a la capa superior que la verificación de integridad falla.
Los algoritmos de protección de integridad y las claves utilizadas por las entidades PDCP son configurados por RRC y activados a través de mensajes RRC. Después de la activación de seguridad, la función de protección de integridad se aplicará a todas las PDU UL/DL, incluidas las PDU utilizadas para activar la protección de integridad. El mensaje RRC para activar la protección de integridad utiliza la configuración de protección de integridad transportada en el mensaje para la protección de integridad. Por lo tanto, antes de la verificación de integridad del mensaje, debe enviarse a la entidad RRC, y el RRC decodificará el mensaje, y luego la entidad PDCP completará la verificación de integridad del mensaje de acuerdo con la información de configuración de protección de integridad proporcionada por el RRC. .
Lo mismo es cierto para el mensaje PC5-S.
Los parámetros de entrada requeridos para la protección de integridad PDCP incluyen el valor COUNT y la dirección de transmisión de datos, y el algoritmo de protección de integridad realiza la protección de integridad para los datos de acuerdo con estos parámetros. Los parámetros que debe proporcionar RRC incluyen Bearer (el valor se obtiene restando 1 de la ID de RB) y la clave de protección de integridad-Key (las claves de protección de integridad utilizadas para el plano de control y el plano de usuario son KRRCint y KUPint respectivamente ).
Para los portadores DAPS, debe determinarse en función del paradero de las SDU de PDCP. Por ejemplo, para la transmisión con celdas de origen, el algoritmo de protección de integridad y la clave de las celdas de origen deben usarse para realizar la protección de integridad o la verificación de las SDU de PDCP; para la transmisión con celdas objetivo, utilice el algoritmo de protección de integridad y la clave configurada para la celda objetivo para realizar la protección o verificación de integridad en la SDU PDCP.
El enlace lateral de NR, el algoritmo de protección de integridad y la clave utilizada por la entidad PDCP son configurados por el NAS, y la función de protección de integridad de los SRB o DRB de enlace lateral del enlace de unidifusión PC5 se activa a través del mensaje RRC.
Para SLRB que requieren protección y verificación de integridad, las entradas requeridas para el algoritmo de protección de integridad incluyen KEY (NRPIK), COUNT, BEARER y DIRECTION.
Al final de este artículo, el siguiente paso seguirá siendo un resumen de los parámetros, variables y estructuras relacionados con PDCP para su visualización posterior, y luego le daré prioridad a la descripción del proceso de transferencia de datos en 38.323. , Hablaré de eso lentamente cuando tenga tiempo.