LTE-RLC协议总结

LTE-RLC协议总结RLC概述RLC（无线链路控制层）位于Layer2，在MAC层之上，RRC和PDCP层之下，是MAC层与更高层协议之间通信的桥梁。每个RLC实体由上层RRC配置，并且分为3种工作模式：透明模式(TM)，非确认模式(UM)，确认模式(AM)。TM和UM模式各自分为发送和接收实体，AM模式则为单独一个实体，每个实体分为发送端和接收端。RLC的位置RLC的作用RLC提供分段/串接服务(UM/AM)：当MAC层指示的RLCPDU小于RLCSDU时，RLC实体对RLCSDU进行分段操作，当大于RLCSDU时则进行串联操作。RLC提供重传服务(AM)：MAC层的HARQ只能做到一定级别的BLER(误块率)，对应PER(误包率)为10^-4，但是TCP业务的PER要求为10^-6，否则会引起上层TCP的拥塞避免机制，从而导致数据发送速率降低。此时仅靠HARQ机制可能不满足要求，需要通过RLC的ARQ机制来保证业务QoS。RLC提供按序提交的服务(UM/AM)：MAC层的HARQ可能会出现乱序，E-UTRA的重排序完全交给RLC来做。TM模式TM发送实体不对来自上层的RLCSDU进行任何操作，直接生成TMDPDU传递给下层TM接收实体也不对来自MAC层的TMDPDU(即RLCSDU)进行任何操作，直接传递给上层TM模式不能为数据传输的可靠性提供任何保证，用户面数据传输不能使用TM模式当收到RRC层要求RLC实体重建的指示后，对于发送TMRLC实体，删除所有存储的RLCSDUUM发送实体收到上层的RLCSDU，放入发送缓存中。根据MAC层指示的RLCPDU大小对发送缓存中的RLCSDU进行分段或级联，生成UMDPDU，再添加RLC头发送给MAC层。收到RRC层要求的重建指示后，删除所有存储的RLCSDU，停止并复位定时器，复位所有状态变量至其初始值。UM接收实体从MAC层接收UMDPDU，丢弃重复的PDU。对PDU进行重排序，然后放入接收缓存。去掉RLC头后重组成RLCSDU，再将RLCSDU按需发送给上层。收到RRC层要求的重建指示后，去掉所有接收缓存中UMDPDU的RLC头，重组成RLCSDU，将所有之前没递交过的RLCSDU按SN升序的顺序发往高层。UM模式提供了一定的可靠性保障，能够保证RLCSDU的按序传输，无RLCPDU的重传，允许一定量的丢包。UM模式AM模式AM模式功能最复杂，可靠性最高，采用了自动重传请求(ARQ，AutomaticRepeatreQuest)机制来保证RLCSDU的正确和按序传输。AM模式为了保证RLCPDU的正确传送，在ARQ过程中引入了轮询(Polling)机制，使发送端能从接收端收到状态报告(STATUSPDU)，获取ACK/NACK信息。AM实体发送端在收到状态报告后，对其中NACK对应的PDU或部分PDU进行重传。收到RRC层要求RLC实体重建的指示后，AM实体接收端去掉所有接收缓存中AMDPDU的RLC头，重组成RLCSDU，将所有之前没递交过的RLCSDU按SN升序的顺序发往高层。删除所有剩下的AMDPDU及分段。删除发送端所有RLCSDU和AMDPDU。删除所有RLC控制PDU。停止并复位定时器，复位所有状态变量至其初始值。三种工作模式的比较工作模式逻辑信道RLC头PDU排序重复检测SDU丢弃SDU分段、串接、重组出错处理业务TMBCCHPCCHDL/ULCCCH不添加不支持不支持不支持不处理广播系统消息，寻呼消息，在CCCH上发送的RRC消息UMDL/ULDTCHMCCHMTCH添加支持支持支持不处理VOIP、视频等实时性要求高的业务AMDL/ULDCCHDL/ULDTCH添加支持支持支持通过ARQ进行纠错FTP、Web浏览等错误敏感的业务SRB的RLC工作模式在控制平面上，SRB0固定使用TM模式，SRB1和SRB2固定使用AM模式。SRB1的RLC配置信息在rrcConnectionSetup中读取，SRB2的在rrcConnectionReconfiguration中读取DRB的RLC工作模式在用户平面上，DRB的RLC的工作模式可以选择AM或UM，具体使用哪种取决于RRC层的配置。DRB的RLC配置信息在rrcConnectionReconfiguration中读取UM模式状态变量和定时器VT(US)：记录下一个要发送的UMDPDU的SN号，初始值为0，当SN=VT(US)的UMDPDU被发送后该变量才会被更新。VR(UR)：记录等待重排序的最早的UMDPDU的SN号，初始值为0。在重排序窗口内，SN号低于该变量的UMDPDU，其接收状态已经确认。VR(UX)：记录触发t-Reordering的UMDPDU的下一个SN号。当t-Reordering启动时，VR(UX)与VR(UR)分别记录当前t-Reordering对应的SN号范围的上边界与下边界。当该SN号范围内的UMDPDU都正确接收后，终止当前t-Reordering。VR(UH)：记录紧接着接收到的最高SN号UMDPDU的下一个SN号，初始值为0，作为接收窗口的上边界。t-Reordering：用于UM接收实体检查从下层收到的RLCPDU是否丢失，配置范围0~200，单位msUM模式接收流程1UM模式接收流程2UM接收窗口滑动UM接收窗口滑动—t-Reordering超时RLCUM参数对系统性能的影响t-Reordering：配置范围0~200，单位ms。值过小会使VR(UR)更新过快，在丢包未收到的情况下就重组成RLCSDU递交到上层，上层进行TCP业务时会因为丢包过多导致断流。UMDPDU序列号长度为5bit时，重排序窗口大小UM_Window_Size=16UMDPDU序列号长度为10bit时，重排序窗口大小UM_Window_Size=512AM发送端状态变量VT(A)：记录紧接着已经收到ACK的连续PDU中最高SN号的下一个SN号，作为发送窗口的下边界。初始值为0，只有当发送端收到SN号等于当前VT(A)变量值的AMDPDU的ACK时，该变量才会更新。SN号小于该变量的PDU全部收到过接收端的ACK确认，表明已经全部正确接收。VT(MS)：值等于VT(A)+AM_Window_Size(值为512)，作为发送窗口的上边界。任何SN号超出该变量的PDU都不允许发送。VT(S)：记录下一个新产生的AMDPDU的SN号，初始值为0。在当前的VT(S)值被赋予一个新产生的AMDPDU后，该变量做加一操作。POLL_SN：记录最近发送的P字段被设为1的RLCdataPDU的SN号，初始值为0。AM发送端定时器和计数器定时器t-PollRetransmit：用于发送端控制轮询的重传间隔，配置范围5~500，单位ms计数器PDU_WITHOUT_POLL：记录上次轮询以来发送的AMDPDU总数，对应配置的阈值pollPDUBYTE_WITHOUT_POLL：记录上次轮询以来发送的字节总数，对应配置的阈值pollByte，单位kByteRETX_COUNT：记录一个AMDPDU的重传次数，对应配置的阈值maxRetxThresholdAM模式发送流程AM模式重传流程AM发送窗口滑动触发轮询的条件PDU_WITHOUT_POLL=pollPDUBYTE_WITHOUT_POLL=pollByte发送和重传缓冲区都为空没有新的RLC数据PDU能发送(例如发送窗口堵塞)发生数据重传•t-PollRetransmit超时，即轮询后一直未收到回应•收到接收端发来的状态报告里含有NACK且在发送窗口内AM发送窗口堵塞触发轮询后的操作RLCdataPDU的P字段设置为1PDU_WITHOUT_POLL设置为0BYTE_WITHOUT_POLL设置为0VT(S)=VT(S)+1POLL_SN=VT(S)–1启动或重启定时器t-PollRetransmitAM接收端状态变量VR(R)：记录紧接着最新按顺序完整接收到的AMDPDU的下一个SN号，作为接收窗口的下边界。该变量初始值为0，当值为VR(R)的PDU被正确接收后才会更新。VR(MR)：值等于VR(R)+AM_Window_Size(值为512)，作为接收窗口的上边界，并且是第一个超出接收窗口的AMDPDU的SN号。SN号超出该变量的PDU不能被AMRLC实体接收端接收。AM接收端状态变量VR(X)：记录紧接着触发t-Reordering的RLCdataPDU的下一个SN号。当t-Reordering启动时，VR(X)与VR(MS)分别记录当前t-Reordering对应的SN号范围的上边界与下边界。当该SN号范围内的AMDPDU都正确接收后，终止当前t-Reordering。VR(MS)：记录作为状态报告中ACK_SN的最高SN号值，初始值为0。处于接收窗口中SN号低于VR(MS)的AMDPDU，为已经确认接收或是t-Reordering超时认定为丢失的AMDPDU。VR(H)：记录紧接着接收到的最高SN号RLCdataPDU的下一个SN号，初始值为0。当接收到位于接收窗口中且SN号超出原来VR(H)的RLCdataPDU时，该状态变量更新为此最高SN号的值加1。AM接收端定时器t-Reordering：用于接收端检查从下层收到的RLCPDU是否丢失，配置范围0~200，单位mst-StatusProhibit：用于接收端控制状态报告的发送间隔，避免频繁发送状态报告，配置范围0~500，单位msAM模式接收流程1AM模式接收流程2状态报告发送流程AM接收窗口滑动—顺序接收AM接收窗口滑动—乱序接收AM接收窗口滑动—t-Reordering超时RLCAM参数对系统性能的影响t-PollRetransmit：值过小会频繁超时触发重传，接收方收到大量重复的PDU，值过大则可能因无法及时进行重传导致吞吐量降低pollPDU和pollByte：值过小会频繁触发轮询，值过大则有可能导致发送窗口的堵塞，数据业务断流t-Reordering：值过小会频繁触发NACK状态报告，从而导致发送方频繁的重传t-StatusProhibit：值过大会延缓状态报告的发送，发送端无法及时收到状态报告导致频繁的t-PollRetransmit超时并重传。同时发送窗口滑动变缓，导致吞吐量随之降低