CHƯƠNG II : CÁC LỚP GIAO THỨC TRONG CÔNG NGHỆ LTE
5. Lớp Điều khiển vô tuyến – Radio Resource Control RRC
5.1. Các thực thể RLC trong suốt
Trong chế đô TM RLC entity được chuyển trong suốt tới các PDU, RLC
khơng thực hiện chức năng gì, khơng có phần mào đầu của RLC được đưa thêm vào. Khi khơng có phần mào đầu như vậy, một RLC SDU được ánh xạ trực tiếp tới
RLC PDU và ngược lại.
Chính vì vậy, việc sử dụng của RLC TM rất hạn chế. Chỉ có các bản tin RRC, khơng cần thiết phải cấu hình RLC có thể ứng dụng TM RLC, chẳng hạn như các bản tin quảng bá thông tin của hệ thống, các bản tin tìm gọi, và các bản tin RRC được gửi đi khơng có phần vận chuyển báo hiệu vô tuyến SRB (signaling
40 PHẠM NHƯ NGỌC radio Bearers). TM RLC không được sử dụng trong việc truyền dẫn dữ liệu của người sử dụng của LTE.
TM RLC cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu vơ hướng. Hay nói cách khác, một thực thể TM RLC đơn được cấu hình khi phát các thực thể TMRLC hoặc khi thu các thực thể TM RLC
Hình 24 : Mơ hình thực thể TM RLC.
5.2 Trạng thái không cố định RLC
UM RLC cung cấp dịch vụ truyền tải một hướng giống như TM RLC. UM
RLC được sử dụng chủ yếu trong các dịch vụ nhạy cảm với trễ và ít lỗi, như là các
hệ thống VoIP, và trong các dịch vụ truyền tải yêu cầu độ trễ thấp khác. Các dịch vụ point-to-multipoint như MBMS (Multimedia Broadcast/ Multicast Service)
cũng sử dụng UM RLC-khi khơng có đường feedback trong các dịch vụ point –to-
41 PHẠM NHƯ NGỌC
Hình 25 : Sơ đồ khối của các thực thể UM RLC .
Các chức năng chính của UM RLC có thể được tổng kết như sau - Tách và ghép nối các RLC SDU.
- Sắp xếp lại các RLC PDU.
- Phát hiện ra các RLC PDU bị lặp. - Lắp ghép lại các RLC SDU.
Một thực thể UM RLC có thể được cấu hình để truyền hoặc nhận các RLC PDU
thông qua các kênh logic sau DL/UL DTCH, nó sẽ thực hiện truyền và nhận các PDU cịn gọi là các UMD PDU.
Q trình truyền thực thể UM RLC từ RLC SDU, nó sẽ đóng gói và/hoặc kết nối
các RLC SDU để các UMD PDU sẽ phù hợp với kích thước tổng cộng của RLC PDU đồng thời nó sẽ đưa các header RLC liên quan vào UMD PDU.
Khi nhận các UMD PDU nó sẽ phát hiện ra các UMD PDU này có bị lặp lại hay khơng, nếu bị lặp lại nó sẽ loại bỏ các UMD PDU lặp lại đó.
42 PHẠM NHƯ NGỌC
Phát hiện ra việc bị mất các UMD PDU tại các lớp thấp hơn để tránh cho việc trễ do tái sắp xếp kiến trúc khung tại phía thu.
Lắp ghép lại các RLC SDU từ các UMD PDU đã được sắp xếp lại (việc lắp ghép này sẽ không đếm các RLC PDU đã bị mất trên đường truyền và bị phát hiện) và truyền các RLC SDU tới các lớp cao hơn theo thứ tự tăng dần của các RLC SN. Loại bỏ các UMD PDU không thể lắp ghép lại được vào RLC SDU do bị mất ở
các lớp thấp hơn của một UMD PDU thuộc về một RLC SDU xác định. Tại thời điểm RLC tái thiết lập, thực thể UM RLC thu được sẽ:
Nếu có thể, các RLC SDU tái thiết lập từ các UMD PDU theo trình tự và chuyển chúng lên các lớp cao hơn.
- Huỷ bỏ bất kỳ các UMD PDU nào khơng thể tái thíêt lập vào RLC SDU. - Khởi đầu các biến trạng thái liên quan và dừng các bộ định thời liên quan. a.3 acknowledged Mode RLC entity
Một thực thể AM RLC có thể được cấu hình để truyền hoặc nhận các RLC PDU
43 PHẠM NHƯ NGỌC
Hình 26 : Mơ hình các thực thể AM RLC
Một thực thể AM RLC truyền hoặc nhận dữ liệu PDU gồm AMD PDU hoặc các phần AMD PDU. AM RLC sẽ nhận hoặc truyền các RLC điều khiển PDU là trạng thái của PDU.
Tại phía phát: Một AM RLC định dạng các AMD PDU từ các RLC PDU, nó sẽ phân đoạn và/ hoặc ghép các RLC SDU để các AMD PDU phù hợp với kích
thước của các RLC PDU, kích thước này được thông báo ở các lớp thấp hơn trong
những lần truyền của các lớp thấp hơn đó.
Phía phát của một thực thể AM RLC sẽ hỗ trợ phát lại dữ liệu các PDU của
RLC trong các trường hợp sau
Nếu sẽ liệu RLC PDU được truyền lại khơng phù hợp với kích thước bên trong của các RLC PDU được chỉ ra ở các lớp thấp hơn trong những lần truyền dẫn tại các lớp thấp hơn đó, thực thể AM RLC có thể tái lắp ghép dữ liệu RLC PDU
44 PHẠM NHƯ NGỌC
Số lượng các lần tái lắp ghép là không bị hạn chế.
Khi phía phát của một thực thể AM RLC định dạng các AMD PDU từ các RLC SDU nhận được từ các lớp cao hơn hoặc các phân đoạn AMD PDU từ dữ liệu PDU của RLC được phát lại nó sẽ đưa vào các phần header của RLC liên quan trong dữ liệu PDU của RLC.
Phía thu một thực thể AM RLC nhận dữ liệu các PDU của RLC nó sẽ phát hiện ra các PDU bị trùng nhau và loại bỏ đi các PDU bị trùng nhau đó, sau đó sẽ tái lắp ghép các RLC SDU từ các PDU được tái sắp xếp và truyền các RLC SDU tới các lớp cao hơn theo trình tự
Tại thời điểm tái thiết lập RLC, phía nhận AM RLC sẽ có nhiệm vụ
Tái thiết lập các RLC SDU từ các PDU nhận được theo trình tự và truyền chúng lên các lớp cao hơn.
Hủy bỏ các PDU cịn lại khơng thể được tái thiết lập vào RLC SDU.
Khởi động các biến trạng thái liên quan và dừng các bộ định thời liên quan.
Chức năng quan trọng nhất của AM RLC đó chính là phát lại. Để phía phát phát lại chỉ các RLC PDU bị lỗi, phía thu sẽ cung cấp báo cáo về tình trạng “status report” tới phía phát thơng qua các bản tin ACK hoặc NACK cho các RLC PDU. Các báo cáo trạng thái được gửi bởi phía phát của AM RLC, phía thu sẽ nhận các RLC
PDU tương ứng. Vì vậy, phía phát AM RLC sẽ truyền hai loại RLC PDU có tên là
RLC data PDU chứa dữ liệu nhận được từ các lớp cao hơn và RLC control PDU
được phát ra bởi chính thực thể AM RLC đó. Để phân biệ sự khác nhau giữa
Control và Data PDU, một cờ là bit 1 sẽđược đưa vào phần header của AM RLC.
Khi phía phát phát đi các RLC data PDU, nó sẽ lưu các PDU vào bộ đệm tái phát
cho mục địch phát lại bản tin nếu nhận được yêu cầu phát lại từ phái nhận thông qua báo cáo trạng thái. Trong trường hợp phát lại, phía phát có thể sẽ phân đoạn lại
các RLC data PDU ban đầu vào các phần PDU nhỏ hơn nếu lớp MAC thông báo
45 PHẠM NHƯ NGỌC
Hình vẽ dưới biểu diễn việc tái phát lắp ghép. Trong hình vẽ này, một PDU 600
byte ban đầu sẽ được tái lắp ghép vào hai PDU 200 byte và 400 byte trong lần tái
phát.
Hình 27 : Quá trình tái lắp ghép PDU
Để nhận ra sự khác nhau giữa RLC PDU ban đầu và các RLC PDU lắp ghép lại và được tái phát lại sẽ dựa vào cờ 1-bit khác trong phần heade của AM RLC. Trong trường hợp các phân đoạn được tái phát lại, một số trường sẽ được đưa vàot trong
phần header của AM RLC để thông báo các thông tin liên quan đến việc tái lắp
ghép. Phía thu sẽ dùng các báo cáo trạng thái để thông báo các phần được tái phát riêng biệt khơng chỉ có trong tồn bộ các PDU.
Pooling, status report và stutus prohibit: Phía phát của AM RLC có thể yêu cầu status report từ phái thu đối diện bằng việc đưa vào các bit 1 trong phần header của AM RLC. Chức năng này gọi là pooling, nó sẽ cho phép phía phát active tính năng status report từ phía thu. Phía phát sau đó có thể dùng status report để lựa chọn các
RLC PDU được phát lại và quản lý các bộ đệm phát và tái phát một cách có hiệu
quả. Trường hợp điển hình trong đó phía phát có thể bắt đầu việc pool, ví dụ như PDU cuối cùng tại phía phát đang được phát đi hoặc một số được định nghĩa trước của các PDU hoặc các byte dữ liệu đang được phát đi.
46 PHẠM NHƯ NGỌC
Khi phía thu AM RLC nhận được pool từ phía phát, nó sẽ kiểm tra trạng thái của bộ đệm thu và truyền đi status report ở lần truyền dẫn cuối cùng.
Tại phía thu cũng sẽ tạo ra một status report của chính nó nếu nó phát hiện ra lỗi thu của một AM RLC PDU. Đối với việc phát hiện được lỗi tại phía thu, một cơ chế cũng tương tự giống như cơ chế được sử dụng trong UM RLC liên quan tới các bản ghi HARQ. Tuy nhiên, trong AM RLC, việc phát hiện của lỗi phía thu sẽ tạo ra một status report thay vì quan tâm tới các RLC PDU liên quan tới các RLC PDU bị mất.
Chúng ta cũng cần phải nói rằng việc truyền đi của các stutas report cần phải được điều khiển dựa trên sự thoả thuận giữa trễ truyền dẫn và hiệu quả vô tuyến. Để
làm giảm trễ truyền dẫn, status report cần phải được phát đi một cách đều đặn, nhưng mặt khác việc truyền đi liên tục các stutus report sẽ dẫn tới việc lãng phí tài
ngun vơ tuyến. Hơn nữa, nếu việc status report được gửi đi trong khi tái phát thu
được từ các status report trước đó vẫn chưa nhận được, thì việc tái phát sẽ dẫn đến
tiêu tốn nhiều tài nguyên hơn. Trong AM RLC điều này là nguyên nhân dẫn đến tình trạng bị lặp lại các PDU mà cần phải được loại bỏ bởi chức năng chống lặp lại. Chính vì vậy để điều khiển tần suất của status report một cách có hiệu quả, tính năng status prohibit cần phải được active trong AM RLC, theo đó việc
truyền đi các status report mới được ngăn lại trong khi bộ định thời vẫn đang chạy. AM RLC thích hợp cho các dịch vụ interactive/background chẳng hạn như trình duyệt web và việc download các file. Các loại dịch vụ trực tuyến cũng thường sử dụng AM RLC nếu yêu cầu về trễ không quá lớn. Trong phần điều khiển, các bản tin RRC sử dụng AM RLC để cải thiện phần tái truyền dẫn và phần phúc đáp RLC nhằm cải thiện độ tin cậy.
5.3. Các định dạng RLC PDU
Như chúng ta đã biết, lớp RLC PDU cung cấp hai loại PDU tên là RLC Data PDU và RLC control PDU. RLC Data PDU được sử dụng để phát đi các PDCP PDU và được định nghĩa trong tất cả các chế độ truyền dẫn RLC, trong khi
47 PHẠM NHƯ NGỌC đó RLC control PDU truyền thơng tin điều khiển giữa các thực thể RLC và chỉ được định nghĩa tại AM RLC. Các RLC PDU được sử dụng trong mỗi chế độ
truyền dẫn RLC được tổng kết trong bảng sau:
Hình 28 : Các loại PDU được sử dụng trong RLC.
Trong các phần dưới đây, mỗi định dạng RLC PDU sẽ được giải thích.
b.1 Định dạng PDU data trong chế độ TM
Các Data PDU trong chếđộ TM chỉ chứa trường dữ liệu, khơng có bất kỳ các RLC
header nào. Khi đó, sẽ khơng có bất kỳ thao tác lắp ghép hoặc phân mảnh nào được thực hiện, RLC SDU được ánh xạ trực tiếp vào TMD PDU.
b.2 Định dạng PDU data trong chế độ UM
Unacknowledged Mode Data (UMD) bao gồm trường dữ liệu và trường header UMD PDU. Các PDCP PDU (ví dụ như RLC SDU) có thể được phân mảnh hoặc được xâu chuỗi vào phần dữ liệu. Các UMD PDU header được phân chia làm hai phần là phần cố định (được đưa vào mỗi UMD PDU) và phần mở rộng ( được
đưa vào chỉ khi trường dữ liệu chứa nhiều hơn một SDU hoặc phân đọan SDU-
chẳng hạn như chỉ khi trường dữ liệu chứa bất kỳ khung SDU nào).
Hình 29 : Định dạng UMD PDU.
- Thông tin khung FI (frame information): Trường 2 bit này thông báo các phần tử dữ liệu đầu tiên hay hoặc cuối cùng là các SDU hay chỉ là một phần của
48 PHẠM NHƯ NGỌC
SDU (ví dụ như RLC đang nhận cần nhận nhiều RLC PDU để tái lắp ghép các RLC SDU tương ứng).
- Sequence Number (SN): Đối với các UMD PDU, trường SN có thể được sử dụng là 5 bít hoặc 10 bit. Trường này cho phép RLC đang nhận nhận dạng UMD PDU một cách rõ rang, nó cho phép tái sắp xếp và phát hiện trùng lặp xuất hiện.
- Leng indicator (LI): Trường 11 bit này thông báo chiều dài của thành phần dữ liệu tương ứng có mặt trong UMD PDU. Có sự tương ứng 1-1 giữa mỗi LI và phần tử trường dữ liệu. Ngoại trừ trường hợp thành phần trường dữ liệu cuối cùng
trường LI sẽ được bỏ qua do chiều dài của thành phần trường dữ liệu cuối cùng có
thể được suy ra từ kích thước của UMD PDU. b.3 Định dạng PDU data trong chế độ AM
Thêm vào trường header của UMD PDU, phần header của AMD PDU sẽ
chứa các trường thêm vào để hỗ trợ cho cơ chế RLC ARQ. Sự khác nhau trong các
trường PDU chỉ là chiều dài của trường SN (10 bits) được sử dụng cho các AMD PDU. Các trường thêm vào như sau:
Data/control (D/C): Trường 1 bit này thông báo rằng RLC PDU là một RLC
data PDU hay RLC control PDU. Nó có mặt trong tất cả các loại PDU được sử dụng trong AM RLC.
Resegmentation Flag (RF): Trường 1 bit này thông báo rằng RLC PDU là
một AMD PDU hay một AMD PDU segment.
Polling (P): Cờ 1 bit này được sử dụng để yêu cầu status report từ phía
nhận.
49 PHẠM NHƯ NGỌC
b.4 Định dạng PDU segment data trong chế độ AM
Định dạng AMD PDU segment được sử dụng trong trường hợp tái truyền
dẫn được phân đoạn lại (khi tài nguyên cho phép cho việc tái truyền dẫn nhỏ hơn
kich thước PDU ban đầu).
Nếu trường RF thông báo RLC PDU là một AMD PDU segment, các
trường liên quan đến việc tái lắp ghép sau đây sẽ được thêm vào trong phần cố định của header trong AMD PDU để cho phép tái lắp ghép một cách chính xác.
Last segment Flag (LSF): Cờ 1 bit này thông báo rằng AMD PDU segment là
phân đoạn cuối cùng của một AMD PDU hay không.
Segmentation Offset (SO): Trường 15 bits này thơng báo rằng vị trí bắt đầu của phân đoạn AMD PDU bên trong AMD PDU ban đầu.
Hình 31: Định dạng segment PDU trong chếđộ AM
6. Lớp Ứng dụng S1
Lớp ứng dụng S1 cung cấp dịch vụ báo hiệu giữa E-UTRAN và hệ thống Core (
EPC). Các dịch vụ của S1 được chia thành 2 nhóm:
− Khơng UE liên quan đến dịch vụ: Chúng có liên quan đến thể hiện giao diện
hoàn toàn S1 giữa eNB và MME sử dụng một kết nối UE-tín hiệu không liên quan.
- UE liên quan đến các dịch vụ có liên quan đến một UE.Các chức năng S1AP cung cấp các dịch vụ có liên quan với một kết nối tín hiệu UE liên quan được duy trì cho UE trong câu hỏi.
50 PHẠM NHƯ NGỌC
6.1. Chức năng của S1.
- Chức năng quản lý SAE Bearer : chức năng này có trách nhiệm thiết lập, điều chỉnh và giải phóng các SAE bearer, cái được tạo ra bởi MME. Q trình giải phóng của SAE bearer có lẽ được tạo ra bởi eNB.
- Chức năng khởi tạo bối cảnh chuyển đổi : chức năng này được sử dụng để thiết lập một bối cảnh S1 UE ở eNB, để thiết lập một kết nối IP mặc đinh, để thiết lập một hoặc nhiều hơn các SAE bearer nếu có yêu cầu từ MME, và để truyền các tín hiệu báo hiệu NAS liên quan tới eNB nếu cần thiết.