L3 control control control Logical Channels Transport Channels C-plane signalling U-plane information
PHY L2/MAC L1 RLC DC Nt GC L2/RLC MAC RLC RLC RLC RLC RLC RLC RLC Duplication avoidance BMC L2/BMC RRC control PDCP PDCP L2/PDCP DC Nt GC L3/RRC
Hình 2-11 Cấu trúc phân lớp của giao diện vô tuyến
Giao diện vô tuyến được phân thành 3 lớp giao thức: - Lớp vật lý L1
- Lớp đoạn nối số liệu L2 - Lớp mạng L3
Lớp vật lý là lớp thấp nhất ở giao diện vô tuyến. Lớp vật lý được sử dụng để truyền dẫn ở giao diện vô tuyến. Mỗi kênh vật lý ở lớp này được xác định bằng một tổ hợp tần số, mã ngẫu nhiên hoá (mã định kênh) và pha (chỉ cho đường lên). Các kênh được sử dụng vật lý để truyền thông tin qua các lớp cao trên giao diện vô tuyến, tuy nhiên cũng có một số kênh vật lý chỉ được dành cho hoạt động của lớp vật lý.
Lớp 2 được chia thành các lớp con: MAC (Medium Access Control: Điều khiển truy nhập môi trường) và RLC (Radio link Control: Điều khiển đoạn nối), PDCP (Packet Data Convergence Protocol: Giao thức hội tụ số liệu gói) và BMC (Broadcast / Mutilcast Control: Điều khiển quảng bá / đa phương).
Lớp 3 và RLC được chia thành hai mặt phẳng là mặt phẳng điều khiển C và mặt phẳng người sử dụng U, PDCP và BMC chỉ có ở mặt phẳng U.
Trong mặt phẳng C, lớp 3 được chia thành các lớp con là TBD nằm ở tầng truy nhập nhưng kết cuối ở mạng lõi CN và lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến (RRC- Radio Resource Control). Báo hiệu ở các lớp cao hơn (MM-Mobility Management và CM-Connection Management) được coi là ở tầng không truy nhập.
Để truyền thông tin ở giao diện vô tuyến, các lớp cao phải chuyển các thông tin này qua lớp MAC đến lớp vật lý bằng cách sử dụng các kênh logic. Lớp MAC sắp xếp các kênh này lên các kênh truyền tải trước khi đưa đến lớp vật lý, khi đó các kênh này tiếp tục được sắp xếp lên các kênh vật lý.
Ngay trên lớp MAC là lớp điều khiển đoạn nối vô tuyến RLC. Mỗi khi một lớp cao yêu cầu một vật mang vô tuyến, RLC được thiết lập. RLC đảm bảo các chức năng sau:
- Phân đoạn và lắp ráp lại các PDU (đơn vị số liệu nguyên thuỷ) vào, ra PU (đơn vị tải tin).
- Móc nối các PDU
- Đệm cho PDU để lấp kín PU
- Truyền tải số liệu của người sử dụng ở chế độ có hoặc không công nhận - Quản lý chất lượng dịch vụ QoS
- Hiệu chỉnh lỗi bằng cách phát lại ở chế độ có công nhận - Kiểm tra số trình tự
- Điều khiển dòng để điều khiển tốc độ phát thông tin của RLC - Phát hiện lặp
Một trong các giao thức nằm trên RLC là giao thức hội tụ số liệu gói PDCP. Nhiệm vụ chính của PDCP là cho phép các lớp dưới (RLC, MAC và lớp vật lý ) được sử dụng chung không phụ thuộc vào kiểu cấu trúc số liệu của người sử dụng. Chẳng hạn truyền số liệu gói từ một UE có thể sử dụng IPv4 hoặc IPv6. Nhờ vậy khi đưa ra một giao thức ở lớp trên ta không cần thay đổi giao diện vô tuyến.
Điều khiển quảng bá đa phương BMC có chức năng điều khiển phát quảng bá các bản tin trên toàn bộ ô giống như chức năng tương ứng được định nghĩa ở GSM. Các bản tin quảng bá ô có thể là: thông báo về giao thông hoặc thời tiết hoặc vùng địa lý hiện thời của UE.
Điều khiển tài nguyên vô tuyến RRC là một trong số các phần tử quan trọng nhất. Có thể coi RRC là nhà quản lý chung của giao diện vô tuyến chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến như xác định tài nguyên vô tuyến nào sẽ được ấn định cho một UE. Để có thể phân tích các yêu cầu từ người sử dụng và từ mạng cũng như ấn định các tài nguyên tương ứng, tất cả các báo hiệu điều khiển đến và từ các UE đều phải đi qua RRC. Ngoài ra giữa RRC và các lớp khác cũng có giao diện điều khiển. Các bản tin RRC mang tất cả các thông số cần thiết để thiết lập, thay đổi và giải phóng các thực thể của giao thức lớp 2 và lớp 1. Các bản tin RRC mang ở phần tải tin của mình tất cả các báo hiệu lớp cao (MM, CM, SM) và tính di động của thiết bị người sử dụng ở chế độ kết nối được điều khiển bởi báo hiệu RRC (đo, chuyển giao, cập nhật ô).
RRC thực hiện hoặc điều khiển các chức năng sau: - Phát quảng bá thông tin hệ thống
- Thiết lập các kết nối báo hiệu ban đầu giữa UE và mạng: Khi người sử dụng và mạng muốn liên lạc, trước hết kết nối RRC được thiết lập. Kết nối RRC này sẽ được sử dụng để truyền báo hiệu giữa UE và mạng cho mục đích cấp phát và quản lý tài nguyên vô tuyến.
- Cấp phát các vật mang vô tuyến cho một UE: Một UE có thể được cấp phát nhiều vật mang vô tuyến để truyền số liệu của người sử dụng.
- Báo cáo kết quả đo: RRC quyết định cần đo gì, khi nào nên đo và cách báo cáo kết quả đo.
- Quản lý di động. Quyết định khi nào cần chuyển giao. RRC cũng thực hiện việc lựa chọn lại ô và vùng định vị hay cập nhật định tuyến.
- Điều khiển chất lượng dịch vụ QoS. Vì RRC điều khiển việc cấp phát tài nguyên vô tuyến nên nó ảnh hưởng trực tiếp đến QoS. RRC ấn định tài nguyên vô tuyến tuân theo QoS cần cung cấp cho người sử dụng.