介面協議棧 5G空口協議棧與4G的區別

5g的無線介面繼承了4g，從5g整體協議棧結構來看，5g和4g的協議棧從根本上說沒有什麼大的變化。

無線介面協議棧主要分三層和兩面。三層包括：

兩面指：

使用者面協議棧即使用者資料傳輸採用的協議簇，控制面協議棧即系統的控制信令傳輸採用的協議簇。從控制面上來看，兩者的結構完全相同，如圖所示：

從使用者面來看，5g除了新增加了乙個新的sdap協議棧之外，其他結構和4g完全相同。

注：增加的sdap這一協議棧的目的也非常明確，因為5g網路中無線側依然沿用4g網路中的無線承載的的概念，但5g中的核心網為了更加精細化業務實現，其基本的業務通道從4g時代的承載（bearer）的概念細化到以qos flow為基本業務傳輸單位。

那麼在無線側的承載（drb）就需要與5gc中的qos flow進行對映，這便是sdap協議棧的主要功能。

下面我們按從高層到底層的順序依次介紹每層的功能。

網路層（l3）包含nas層和rrc層。

（1）nas層

nas層即非接入層，主要用於ue與amf之間的連線和移動控制。雖然amf從基站接收訊息，但不是由基站始發的，基站只是透傳ue發給amf的訊息並不能識別或者更改這部分訊息，所以被稱為nas訊息。nas訊息是ue和amf的互動，比如附著、承載建立、服務請求等移動性和連線流程訊息。

（2）rrc層

rrc層主要用來處理ue與nr之間的所有信令（使用者和基站之間的訊息），包括系統訊息、准入控制、安全管理、小區重選、測量上報、切換和移動性、nas訊息傳輸、無線資源管理等。

資料鏈路層（l2）包括sdap、pdcp、rlc和mac層。

（1）sdap

sdap層位於pdcp層以上，直接承載ip資料報，只用於使用者面。負責qos流與drb（資料無線承載）之間的對映，為資料報新增qfi（qos flow id）標記。

5g的pdcp層功能與4g類似，主要功能有：

（1）使用者面ip頭壓縮（壓縮演算法由手機和基站共同決定）；

（2）加密/解密（控制面/使用者面）；

（3）控制面完整性校驗（4g只有控制面，5g使用者面可以選擇性校驗）；

（4）排序和複製檢測；

（5）針對於nsa組網下的option3x架構，gnodeb的pdcp進行分流，具有路由功能。

（3）rlc

rlc層位於pdcp層以下，實體分為tm實體，um實體，am實體，am資料收發共用乙個實體，um和tm收發實體分開，主要功能如下：

（4）mac

5g mac層功能與4g類似，主要功能是排程，功能包括：資源排程，邏輯通道和傳輸通道之間的對映，復用/解復用，harq（上下行非同步），串聯/分段（原rlc層功能），如下圖所示：

5g物理層的主要功能是：錯誤檢測、fec加密解密、速率匹配、物理通道的對映、調整和解調、頻率同步和時間同步、無線測量、mimo處理、射頻處理。

5g物理層基本流程和4g一致，但是在編碼、調製、資源對映等具體過程存在差別（下圖已標紅表示區別），如圖所示：

5g空口協議棧主要分三層和兩面，三層分別是網路層（l3）、資料鏈路層（l2）和物理層（l1）。網路層是空中介面服務的使用者，即rrc信令及使用者面資料；資料鏈路層（l2）對不同的層三資料進行區分標示，並提供不同的服務；物理層（l1）為高層的資料提供無線資源及物理層的處理。

從控制面來看，5g和4g的結構完全相同，從使用者面來看，5g除了新增加乙個sdap協議層外，其他結構和4g完全相同。