Tổng quan kiến trúc giao thức LTE cho đường xuống được minh họa trên hình 3.6. Trong các phần trình bày dưới đây ta sẽ hiểu rằng không phải tất cả các thực thể được minh họa trên hình 3.6 là đều được áp dụng trong tất cả các tình huống. Chẳng hạn cả lập biểu MAC lẫn HARQ với kết hợp mềm đều không được sử dụng cho quảng bá thông tin hệ thống. Ngoài ra, cấu trúc giao thức LTE liên quan đến truyền dẫn đường lên cũng giống với cấu trúc đường xuống trên hình 3.6, mặc dù có một số điểm khạc biệt liên quan đến chọn khuôn dạng truyền tải và truyền dẫn đa anten.
Hình 3.6. Kiến trúc giao thức LTE (đường xuống)
Số liệu cần phát trên đường xuống sẽ được đưa vào các gói IP trên các kênh SAE. Trước khi được phát trên giao diện vô tuyến, các gói IP được đưa qua nhiều thực thể giao thức. Dưới đây ta sẽ xét tổng quan các giao thức này:
Giao thức hội tụ số liệu gói (PDCP: Packet Data Coilvergence Protocol) thực hiện nén tiêu đề để giảm số bít cần thiết phát trên giao diện vô tuyến. Nguyên lý nén tiêu đề dựa trên ROHC, là giải thuật nén tiêu đề chuẩn được sử dụng trong WCDMA cũng như trong nhiều tiêu chuẩn thông tin di động khác. PDCP cũng chịu trách nhiệm mật mã hóa và bảo vệ toàn vẹn số liệu phát. Tại phái thu, PDCP thực hiện giải mật mã và giải nén. Mỗi đầu cuối di động được lập cầu hình một thực thể PDCP trên một kênh vô tuyến.
Điều khiển liên kết vô tuyển (RLC: Radio Link Control) chịu trách nhiệm phân đoạn/móc nổi, xử lý phát lại và chuyển giao thứ tự đến lớp cao hơn. Khác với WCDMA, giao thức RLC được đặt trong eNodeB vì chỉ có một kiểu nút duy nhất trong kiến trúc mạng truy nhập vô tuyến của LTE. RLC cung cấp các dịch vụ cho PDCP ở dạng các kênh mang vô tuyến. Mỗi đàu cuối được lập cấu hình một thực thể RLC trên một kênh mang vô tuyến.
Điều khiển truy nhập môi trường (MAC: Medium Access Control) xử lý phát lại tại HARQ và lập biểu đường lên và đường xuống. Chức năng lập biểu được đặt tại eNodeB, mỗi nút này có một thực thể MAC cho một ô, cho cả đường lên và đường xuống. Một bộ phận của giao thức HARQ dược đặt trong đầu phát và đầu thu của giao thức MAC. MAC cung cấp các dịch vụ cho RLC trong dạng các kênh logic.
Lớp vật lý (PHY) xử lý mã hóa/giải mã, điều chế/giải điều chế, sắp xếp đa anten và các chức năng điển hình của lớp vật lý. Lớp vật lý cung cấp các dịch vụ cho lớp MAC trong dạng các kênh vật lý.
3.3.2. Điều khiển liên kết vô tuyến, RLC
Giống như WCDMA/HSPA, LTE RLC chịu trách nhiệm phân đoạn các gói IP (được nén tiêu đề), các gói IP này nhận được từ PDCP và được gọi là các RLC SDU (Service Data Unit: đơn vị số liệu dịch vụ), thành các đơn vị nhỏ hơn được gọi là các RLC PDU (Packet Data Unit: đơn vị số liệu gói). Nó cũng xử lý việc phát lại các PDU thu bị lỗi cũng như loại bỏ thu kép và móc nối các PDU thu. Cuối cùng RLC đảm bảo việc chuyển các RLC SDU theo đúng trình tự lên các lớp trên.
Cơ chế phát lại RLC chịu trách nhiệm đảm bảo chuyển số liệu lên các lớp cao hơn không bị lỗi. Để thực hiện điều này, giao thức phát lại làm việc giữa các thực thể RLC phía phát và phía thu. Bằng cách giám sát các số thứ tự thu, RLC thu có thể nhận ra các PDU bị mất. Báo cáo trạng thái được phản hồi đến RLC phát để yêu cầu phát lại các PDU bị mất. Thời điểm phản hồi trạng thái có thể lập cấu hình được, tuy nhiên báo cáo thông thường chứa thông tin về nhiều PDU và vì thế được phát không thường xuyên. Dựa trên báo cáo trạng thái thu được, thực thể RLC tại máy phát có thể đưa ra hành động thích hợp và phát lại các PDU bị mất theo yêu cầu.
Khi RLC được lập cấu hình để yêu cầu phát lại các gói bị mất, ta nói nó hoạt động trong chế độ được công nhận (AM: Acknowledged Mode). Điều này cũng giống như trong WCDMA/HSPA. AM thường được sử dụng cho các dịch vụ dựa trên TCP như chuyển file khi mà chuyển số liệu không bị lỗi là mối quan tâm đầu tiên.
Giống như WCDMA/HSPA, RLC cũng có thể được lập cấu hình trong chế độ không công nhận (UM: Unacknowledged Mode) và chế độ trong suốt (TM: Transperent Mode). Trong UM, chuyển theo trình tự lên các lớp cao hơn vẫn được đảm bảo, nhưng không yêu cầu phát lại tại các PDU bị mất. Mặc dù TM được hỗ trợ nhưng nó chỉ được sử dụng cho các mục đích đặc biệt như truy nhập ngẫu nhiên. Mặc dù RLC có thể xử lý các lỗi truyền dẫn do tạp âm, các thay đổi kênh không thể dự báo,...nhưng các ảnh hưởng này chủ yếu được xử lý bởi giao thức MAC HARQ. Vì thế có vẻ như sử dụng phát lại RLC là thừa nhưng việc sử dụng cả phát lại RLC và MAC trong thực tế xuất phát khác nhau trong báo hiệu phản hồi.
Ngoài xử lý phát lại và chuyển theo thứ tự, RLC còn chịu trách nhiệm phân đoạn và móc nối như trên hình 3.7. Phụ thuộc vào quyết định của bộ lập biểu, một khối lượng số liệu nhất định được chộn để phát từ bộ đệm RLC SDU và các SDU được phân đoạn/được móc nối để tạo ra các RLC PDU. Như vậy đối với LTE, kích thước RLC PDU thay đổi động, trong khi WCDMA/HSPA trước R7 sử dụng kích thước PDU bán tĩnh. Đối với các tốc độ số liệu cao, PDU có kích thước cao dẫn đến chi phí thêm (tiêu đề chẳng hạn) tương đối nhỏ, trái lại đổi với các tốc độ số liệu thấp, yêu cầu kích thước PDU phải nhỏ nếu không tải trọng sẽ quá lớn. Vì thế, do các tốc độ số liệu của LTE có thể thay đổi từ vài kbps đến lớn hơn 100 Mbps, nên cần có kích thước PDU động cho LTE. Vì RLC, bộ lập biểu và các cơ chế thích ứng tốc độ đầu được đặt trong eNodeB, nên dễ dàng hỗ trợ các kích thước PDU động cho LTE.