LTE系统中PDCP子层功能研究
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2020-10-22
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LTE系统中系统中PDCP子层功能研究子层功能研究
摘要：针对LTE系统的高数据速率和海量信息容量的特点，对分组数据汇聚协议(PDCP)在功能上进行了改进。
对压缩算法进行了简化，支持完整性保护和加密(UMTS的加密在RLC的非TM模式和MAC的TM模式下实现)功
能，分析了新的上
摘要：针对
关键词：LTE；分组数据汇聚协议；OPNET；UMTS
0 引言
3GPP希望通过升级诸如HSDPA和HSUPA这样的无线接口技术，来确保未来10年或者更长的时间内，保持竞争能力。因此
LTE长期演进主要是以降低时延、提高用户数据速率、改善系统容量以及覆盖，并且降低运营商的成本为目标。为了实现这些
目标，LTE系统设计涵盖了无线接口和无线网络架构两个方面。
本文研究的分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol，PDCP)层属于无线接口协议栈的第二层，处理控制平
面上的无线资源管理(RRC)消息以及用户平面上的因特网协议(IP)包。在用户平面上，PDCP子层得到来自上层的IP数据分组
后，可以对IP数据分组进行头压缩和加密，然后递交到RLC子层。PDCP子层还向上层提供按序提交和重复分组检测功能。在
控制平面，PDCP子层为上层RRC提供信令传输服务，并实现RRC信令的加密和一致性保护，以及在反方向上实现RRC信令
的解密和一致性检查。
1 PDCP子层功能
PDCP子层的主要功能如图1所示。
PDCP协议包括以下具体支持的功能：
(1)用户平面数据的报头压缩和解压缩。
(2)安全性功能：
①用户和控制平面协议的加密和解密；
②控制平面数据的完整性保护和验证。
(3)数据的传输功能：
①下层重建时，对向上层发送的PDU顺序发送和重排序；
②对映射到AM模式的RB的下层SDU进行重排序。
(4)数据包的丢弃。
1．1 报头压缩
在LTE系统中，规定PDCP子层支持由IETF(互联网工程任务组)定义的健壮性报头压缩协议(ROHC)来进行报头压缩。在LTE
中，因其不支持通过电路交换域(CS)传输的语音业务，为了在分组交换域(PS)提供语音业务且接近常规电路交换域的效率，
必须对IP／UDP／RTP报头进行压缩，这些报头通常用于VoIP业务。
典型的，对于一个含有32 B有效载荷的VoIP分组传输来说，IPv6报头增加60 B，IPv4报头增加40 B，即188％和125％的开
销。
为了解决这个问题，在LTE系统中，设定在激活周期内PDCP子层采用ROHC报头压缩技术，在压缩实体初始化之后，这一
开销可被压缩成4～6个字节，即12．5％～18．8％的相对开销，从而提高了信道的效率和分组数据的有效性。
IETF在“RFC 4995”中规定了一个框架，ROHC框架中有多种头压缩算法，称为Profile，每一个Profile与特定的网络层、传输
层和更上层的协议相关，如TCP／IP和RTP／UDP／IP等。具体的报头压缩协议及属性如表1所示。
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