4. RADIO-INTERFACE ARCHITECTURE

4G LTE-Advanced Pro and The Road to 5G, Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Skold

4.1 OVERALL SYSTEM ARCHITECTURE

EPC(Evolved Packet Core)와 RAN으로 구성된다.

4.1.1. CORE NETWORK

packet-switched domain으로 액세스만 지원한다.

circuit-switched domain은 지원하지 않는다.

구성 요소

Core network architecture

• MME(Mobility Management Entity): control-plane 노드
• S-GW(Serving Gateway): EPC를 RAN으로 연결하는 user-plane 노드
• P-GW(Packet Data Network Gateway): EPC를 인터넷으로 연결
• PCRF(Policy and Charging Rules Function): QoS 담당
• HSS(Home Subscriber service): 서브캐리어 정보를 저장한 DB
• ...

각 구성요소들은 logical 노드이다. 물리적으로는 깊게 연관될 수 있다.

4.1.2 RADIO-ACCESS NETWORK

여러 개의 eNodeB로 구성된 flat architecture이다.

eNodeB는 logical 노드로서, 한 개의 eNodeB에 여러 개의 셀이 속할 수 있다.

load sharing과 redundancy를 위해서, 한 개의 eNodeB가 여러 개의 MMEs/S-GWs에 연결될 수 있다.

Radio-access network interfacees

eNodeB - S-GW: S1-u(S1 user-plane)

eNodeB - MME: S1-c(S1 control-plane)

eNodeB - eNodeB: X2

eNodeB - device: Uu

4.2 RADIO PROTOCOL ARCHITECTURE

Overall RAN protocol architecture

(MME는 RAN에 포함되지 않지만, 그림의 완성을 위해 그림에는 포함되었음.)

 

 

LTE protocol architecture (downlink). https://weibeld.net/mobcom/lte-internals.html

• PDCP(Packet data convergence protocol): IP header compression, ciphering, integrity protection, in-sequency delivery, duplicate removal in case of handover. 1 PDCP entity per radio bearer.
• RLC(Radio-link control): segmentation/concatenation, retransmission, duplicate detection, in-sequence delivery to higer layers. 1 RLC entity per radio bearer.
• MAC(Medium-access control): multiplexing of logical channels, hybrid-ARQ retransmissions, scheduling.
• PHY(Physical layer): coding/decoding, modulation/demodulation, multi-antenna mapping, etc.

Example of LTE data flow. https://weibeld.net/mobcom/lte-internals.html

예) 하나의 radio bearer에 대한 패킷 2개, 다른 radio bearer에 대한 패킷 1개

SDU(service data unit): 수신한 데이터 엔터티

PDU(protocol data unit): 출력할 데이터 엔터티

4.2.4 PHYSICAL LAYER

기능

• 코딩
• physical-layer hybrid-ARQ 프로세싱
• 모듈레이션
• 멀티-안테나 프로세싱
• 신호를 물리적인 시간-주파수 자원으로 매핑
• transport channel을 physical channel으로 매핑

physical-channels types

PDSCH, PBCH, PMCH 등... 매우 많음...

transport channel과 매핑되지 않는 physical channel도 있고, 컨트롤 정보를 위해서 사용된다.

• DCI(downlink control information): 디바이스에게 proper reception, 다운링크 데이터의 디코딩 정보 등 제공
• UCI(uplink control information): 스케줄러와 the hybrid-ARQ protocol에게 디바이스 상황 제공

4.3 CONTROL-PLANE PROTOCOLS

responsible for connection setup, mobility, and security.

네트워크에서 디바이스로 전달되는 컨트롤 메시지는 MME(core network에 있음)에서 보냈을 수도 있고, RRC(eNodeB에 있음)에서 보냈을 수도 있다.

NAS control-plane 기능(handled by MME): EPS bearer management, authentication, security, different idle-mode procedure such as paging

RRC is responsible for...