NR RLC部分的學(xué)習(xí)筆記總結(jié)(二)

實(shí)際查看RLC部分log難免要翻協(xié)議，查閱最多的就是相關(guān)參數(shù)的含義，反而RLC具體過程就沒有像當(dāng)初閱讀時(shí)那樣特別關(guān)注了。其實(shí)清楚RLC參數(shù)含義，看38.322就沒那么困難。而RLC具體過程往往要用到相關(guān)參數(shù)，所以這里先看下相關(guān)參數(shù)含義及結(jié)構(gòu)。這篇主要是RLC PDU，RLC Formats及其參數(shù)的含義， 收發(fā)過程中用到的變量，常量和定時(shí)器的總結(jié)，因而本篇筆記都是概念性描述，難免枯燥。

RLC PDU可以分為RLC data PDU和RLC control PDU。TM、UM 和 AM RLC entity使用RLC data PDU 來傳輸上層PDU(即 RLC SDU)。AM RLC entity使用RLC control PDU來執(zhí)行ARQ過程。

Protocol data units

TMD PDU對(duì)應(yīng)的是TM RLC entity傳送的PDCP PDU。

UMD PDU 對(duì)應(yīng)的是UM RLC entity傳輸PDCP PDU。

AMD PDU 對(duì)應(yīng)的是AM RLC entity傳輸PDCP PDU。

AM RLC接收端用STATUS PDU通知對(duì)端AM RLC成功接收到的RLC data PDU以及AM RLC的接收端檢測到丟失的RLC data PDU。

Formats and parameters

RLC PDU是一個(gè)bit string。下面會(huì)用表格表示bit string，其中第一及最高有效位對(duì)應(yīng)的是表格第一行最左邊的bit，最后一個(gè)及最低有效位對(duì)應(yīng)的是最后一行最右邊的bit；通常，bit string是從左到右讀取，然后按行的順序讀取。

RLC SDU是按8 bit 的倍數(shù)進(jìn)行的對(duì)齊。RLC SDU從第一位開始就包含在RLC PDU 中,如下圖示。

TMD PDU的結(jié)構(gòu)很簡單，只有Data field 不包含RLC headers。

UMD PDU由data field和UMD PDU header組成。UMD PDU header也是按照8 bit 進(jìn)行的對(duì)齊。

如果UMD PDU包含的是一個(gè)完整的RLC SDU時(shí)，UMD PDU header只會(huì)包含SI和R field，沒有SN，換言之，帶SN的UMD PDU 對(duì)應(yīng)的是RLC SDU的segement。

UM RLC entity會(huì)根據(jù)RRC 層參數(shù)配置成 6 bit SN 或 12 bit SN。對(duì)于 NR 側(cè)鏈路通信的組播和廣播，僅支持配置 6 bit SN 長度。只有當(dāng)相應(yīng)的 RLC SDU 被分段時(shí)，UMD PDU header才包含 SN 字段。攜帶 RLC SDU的第一段UMD PDU 在其header中不會(huì)攜帶 SO field。SO field的長度為 16 bits。

AMD PDU 由data字段和 AMD PDU header組成。AMD PDU header是按照8 bit 進(jìn)行的對(duì)齊。

AM RLC entity根據(jù)RRC 層參數(shù)配置成 12 bit SN 或 18 bit SN。AMD PDU header的長度分別是兩個(gè)和三個(gè)bytes。

AMD PDU header會(huì)包含 D/C、P、SI 和 SN。僅當(dāng)data字段對(duì)應(yīng)的不是 RLC SDU segment的第一段時(shí)，AMD PDU header才包含 SO 字段，在這種情況下，SO 對(duì)應(yīng)16 bits。

Parameters

下面是每個(gè)字段的定義，參數(shù)中的bit 第一個(gè)及最高有效位對(duì)應(yīng)是最左邊的bit，最后一個(gè)及最不重要的位對(duì)應(yīng)的是最右邊的bit。除非另有說明，這里的整數(shù)是以無符號(hào)整數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制編碼進(jìn)行的。

Data filed對(duì)應(yīng)元素是按照它們到達(dá)RLC entity發(fā)射端的順序映射的。

對(duì)于 TMD PDU、UMD PDU 和 AMD PDU，Data field大小的粒度是一個(gè)byte；最大data field大小對(duì)應(yīng)的是PDCP PDU的最大size。

對(duì)于TMD PDU,只有RLC SDU可以映射到TMD PDU 的Data field，即TMD PDU不存在segment。

對(duì)于UMD PDU和AMD PDU，RLC SDU或segment都可以映射到Data field。

Sequence Number (SN) field對(duì)應(yīng)12 bits或18 bits，用于指示相關(guān)RLC SDU 的SN值，對(duì)于AM RLC， sn是以RLC SDU為單位遞增的，即每個(gè)RLC SDU 有唯一的SN，一個(gè)RLC SDU 要進(jìn)行分段，分段后的每個(gè)segment 的SN 和原始的RLC SDU SN 相同；對(duì)于UM RLC，segment RLC SDU才會(huì)有sn，sn也是逐一遞增的，換而言之，完整的RLC SDU 是沒有SN的，所以后面UM RLC entity接收端在處理數(shù)據(jù)時(shí)，要考慮UM PDU沒有SN的情況。sn的長度由RRC層參數(shù)sn-FieldLength配置。另外LTE RLC SN的規(guī)定和NR有很大不同，這里就不細(xì)說了，以免搞混，對(duì)比下38.322和36.322，順帶看下就清楚了。

SI field對(duì)應(yīng) 2bits， 不同的value代表RLC SDU的不同情況，'00'代表是一個(gè)完整的RLC SDU；'01'代表是RLC SDU 的first segment；‘10’代表RLC SDU的last segment；'11'代表當(dāng)前的AMD PDU對(duì)應(yīng)的是RLC SDU的中間部分的segment。

SO field對(duì)應(yīng)16 bits，SO field指示的是RLC SDU segment在原始RLC SDU中的位置。具體地，SO字段指示Data field中RLC SDU segment的第一個(gè)字節(jié)在原始RLC SDU中所對(duì)應(yīng)的位置。原始 RLC SDU的第一個(gè)字節(jié)用SO 字段值“0000000000000000”表示，即從零開始編號(hào)。

Data/Control(D/C) field 對(duì)應(yīng)1 bit，用于區(qū)分Control PDU(0)和Data PDU(1)。

Polling bit：P 字段對(duì)應(yīng)1 bit，代表AM RLC entity發(fā)送端是否請(qǐng)求來自其對(duì)等 AM RLC entity的STATUS Report，value 0代表不需要Status report，value 1代表需要Status report。

R field對(duì)應(yīng) 1bit，發(fā)送端要將R 設(shè)置為0，接收端也會(huì)忽略這個(gè)field

CPT field 對(duì)應(yīng)3 bits，用于確定RLC control PDU的類型，只有值'000'有實(shí)際意義，對(duì)應(yīng)STATUS PDU。

ACK_SN長度對(duì)應(yīng)12 bits或 18 bits。從STATUS report的發(fā)送端來看，ACK_SN 字段指示下一個(gè)未收到的 RLC SDU 的 SN，且該 SDU沒有在 STATUS PDU 中報(bào)告為nack。當(dāng) AM RLC entity發(fā)送端收到一個(gè) STATUS PDU時(shí)，其代表的內(nèi)容是截至SN = ACK_SN 的RLC SDU為止目前所有收到的RLC SDU，當(dāng)然要排除報(bào)NACK_SN的PDU，其包含具有NACK_SN、SOstart和SOend的部分RLC SDU，具有NACK_SN和NACK_range的RLC SDU以及具有NACK_SN、NACK range、SOstart和SOstart的部分RLC。SDU。很繁瑣的一段，后面到STATUS report的生成時(shí)，再具體看。

E1 對(duì)應(yīng)1 bit，代表是否后面還會(huì)有一些列NACK_SN E1,E2,E3 bit位出現(xiàn)，E1 =0代表不會(huì)有，E1=1代表有。

NACK_SN對(duì)應(yīng) 12 bits或18 bits，代表接收端當(dāng)前認(rèn)為是 lost的RLC SDU 的SN。

E2對(duì)應(yīng)1 bit，用于指示后面是否還會(huì)有一系列的SOstart和SOend，E2=0指沒有 E2=1指有。

E3對(duì)應(yīng)1 bit，用于指示NACK_SN后是否還有NACK range，value 0 代表沒有，value 1代表有。

NACK range field 對(duì)應(yīng)8 bits，通常RLC SDU 連續(xù)整段的丟失時(shí)，才會(huì)用到，代表的是從NACK_SN(包含NACK_SN)開始連續(xù)lost RLC SDUs 的數(shù)目。

SOstart 字段與 SOend 字段組合在一塊使用，SOstart 字段對(duì)應(yīng)16 bits，指示在 AM RLC entity接收端已檢測到丟失的 RLC SDU 部分，與NACK_SN=SN相關(guān)。 原始 RLC SDU 的第一個(gè)字節(jié)由 SOstart 字段值“0000000000000000”引用，即編號(hào)從零開始。具體地，SOstart字段以字節(jié)為單位指示原始RLC SDU內(nèi)丟失部分的第一字節(jié)的位置。

當(dāng) E3 =0 時(shí)，SOend 字段連同SOstart 字段一起用于表示 RLC SDU SN = NACK_SN 在 AM 接收端檢測為丟失的部分。

具體地，SOend字段指示原始RLC SDU中以字節(jié)為單位的RLC SDU部分的最后一個(gè)字節(jié)的位置。原始 RLC SDU 的第一個(gè)字節(jié)由 SOend 字段值“0000000000000000”引用，即編號(hào)從零開始。特殊的 SOend 值“1111111111111111” 代表當(dāng)前丟失的RLC SDU SN 的結(jié)尾對(duì)應(yīng)的就是該RLC SDU 最后一個(gè)字節(jié)。

當(dāng)E3為1時(shí)，SOend字段指示在AM RLC接收端檢測到丟失的SN=NACK_SN + NACK range - 1的RLC SDU部分。具體地，SOend字段指示原始RLC SDU中以字節(jié)為單位的RLC SDU部分的最后一個(gè)字節(jié)的位置。原始RLC SDU 的第一個(gè)字節(jié)由 SOend 字段值“0000000000000000”引用，即編號(hào)從零開始。特殊的 SOend 值“1111111111111111”用于指示 RLC SDU 的缺失部分包括到 RLC SDU最后一個(gè)字節(jié)的所有字節(jié)。

State variables

這里開始看下AM和UM RLC entity中使用的state variables，這些參數(shù)對(duì)于查看UE RLC 層數(shù)據(jù)的收發(fā)很重要，讀懂這些state variables就很容易看出RLC tx/rx的具體狀況。值得注意的是所有state variables和所有counters都是非負(fù)整數(shù)。

對(duì)于 12 bit SN，與 AM 數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的所有state variables的取值范圍為 04095，對(duì)于18 bit SN，取值范圍為 0262143。RLC協(xié)議中包含的與 AM 數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的狀態(tài)變量的所有算術(shù)運(yùn)算均受 AM modules的影響(即12 bit SN 對(duì)應(yīng)的最終值=[算術(shù)運(yùn)算的值] modulo 4096 ；18 bit SN對(duì)應(yīng)的最終值=[算術(shù)運(yùn)算的值] modulo 262144)，不能超過各自的取值范圍。

與UM 數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的所有狀態(tài)變量對(duì)于 6 bit SN 可以采用 063 之間的值，對(duì)于 12 bit SN 可以采用 04095 之間的值。RLC協(xié)議中包含的與 UM 數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的狀態(tài)變量的所有算術(shù)運(yùn)算均受 UM modules的影響(即6 bit SN 對(duì)應(yīng)的最終值=[算術(shù)運(yùn)算的值] modulo 64 ；12 bit SN對(duì)應(yīng)的最終值=[算術(shù)運(yùn)算的值] modulo 4096)。

當(dāng)執(zhí)行狀態(tài)變量或 SN值的算術(shù)比較時(shí)，應(yīng)使用modulus base運(yùn)算。

TX_Next_Ack 和 RX_Next 應(yīng)分別假定為 AM RLC entity的發(fā)送端和接收端的modulus base。從所有涉及的值中減去該modulus base，然后執(zhí)行絕對(duì)值比較(例如處于發(fā)送window中的SN：RX_Next <= SN < RX_Next + AM_Window_Size 的計(jì)算方式為 [RX_Next – RX_Next] mod 2^[sn-FieldLength] <= [SN – RX_Next] mod 2^[sn-FieldLength] < [RX_Next + AM_Window_Size – RX_Next] mod 2^[sn-FieldLength])，其中對(duì)于 12 bit SN 和 18 bit SN，sn-FieldLength分別為 12 或 18。

RX_Next_Highest – UM_Window_Size 應(yīng)假定為接收 UM RLC entity的modulus base。從所有涉及的值中減去該模數(shù)基數(shù)，然后執(zhí)行絕對(duì)比較(例如 處于接收窗中的SN ：RX_Next_Highest– UM_Window_Size) <= SN < RX_Next_Highest 的計(jì)算方式為 [(RX_Next_Highest– UM_Window_Size) – (RX_Next_Highest– UM_Window_Size)] mod 2[sn -FieldLength] <= [SN – (RX_Next_Highest– UM_Window_Size)] mod 2[sn-FieldLength] < [RX_Next_Highest– (RX_Next_Highest– UM_Window_Size)] mod 2[sn-FieldLength])，其中 6 bit SN 和 12 bit SN的sn-FieldLength分別為 6 或 12。

AM_Window_Size 代表的是AM RLC entity的發(fā)送端和接收端 window的size，12 bit SN ：AM_Window_Size=2048；18 bit SN:AM_Window_Size=131072。

UM_Window_Size代表的是 UM RLC entity接收端 window的size，用于UM reassemble window的確定，6 bit SN ：UM_Window_Size=32；12 bit SN ：UM_Window_Size=2048。

AM RLC

AM RLC entity 發(fā)送端有3個(gè)狀態(tài)變量：

(1) TX_Next_Ack 是代表ack狀態(tài)的變量，此狀態(tài)變量保存的是下一個(gè)按順序要接收positive ack的RLC SDU 的SN值，該變量對(duì)應(yīng)的是傳輸窗的下邊緣。初始設(shè)置為 0，會(huì)在AM RLC entity收到 對(duì)RLC SDU 的SN = TX_Next_Ack的positive ack時(shí)進(jìn)行更新。

(2)TX_Next代表的是發(fā)送狀態(tài)的變量，此狀態(tài)變量保存的是下一個(gè)新生成的 AMD PDU 的 SN 值。初始設(shè)置為 0，并且每當(dāng)AM RLC entity構(gòu)造一個(gè)SN= TX_Next 的 AMD PDU 并包含一個(gè) RLC SDU 或一個(gè) last segment RLC SDU 時(shí)，該變量就會(huì)更新。

(3)POLL_SN 代表Poll 發(fā)送狀態(tài)的變量，在設(shè)置 POLL_SN 時(shí)，該狀態(tài)變量保存的提交給MAC層的AMD PDU中最高 SN的值。初始設(shè)置為 0。

上面關(guān)于TX_Next的解釋，可能會(huì)有點(diǎn)疑惑，但是再結(jié)合下面這段描述應(yīng)該就會(huì)比較清楚了。

當(dāng)向MAC層提交包含segment RLC SDU 的 AMD PDU 時(shí)，AM RLC entity發(fā)送端應(yīng)將AMD PDU的SN設(shè)置為相應(yīng)RLC SDU的SN。這里可以看出，AMD PDU 的SN對(duì)應(yīng)的是RLC SDU 的SN ，如果RLC SDU存在segment的話，其所有的segment的SN都是相同的。這里也是和LTE AM RLC處理有所不同的地方。

從PDCP收到的RLC SDU后，AM RLC entity應(yīng)該將其與TX_Next的SN相關(guān)聯(lián)，然后將新生成AMD PDU的SN設(shè)置為TX_Next；之后TX_Next +1，指向下一個(gè)要產(chǎn)生的SN。

比如上圖RLC UL 發(fā)送出去了SN 1~6，其中只有SN 2和4 收到了對(duì)端RLC 的positive ack，這時(shí)候TX_Next_Ack=1 TX_Next=7,接下來通過對(duì)端RLC的STATUS PDU 收到了SN 1和5 的positive ack，UE發(fā)送了SN=7的RLC AMD PDU，那要更新發(fā)送窗，新發(fā)送窗的最低邊界TX_Next_Ack=3，而TX_Next=8；如果當(dāng)前RLC向MAC層提交了包含poll的AMD PDU后，AM RLC entity發(fā)送端要將 POLL_SN 設(shè)置為提交給MAC層的 AMD PDU 中最高 的SN value，即POLL_SN=7。

AM RLC entity 發(fā)送端也有3個(gè)counter：

(1)PDU_WITHOUT_POLL：初始設(shè)置為 0。它計(jì)算的是最近的一個(gè)poll bit傳輸以后 UE發(fā)送AMD PDUs的數(shù)量。

(2)BYTE_WITHOUT_POLL：初始設(shè)置為 0。它計(jì)算自最近的一個(gè)poll bit發(fā)送以后 UE發(fā)送的data bytes數(shù)。上述兩個(gè)counter 用于RLC 發(fā)送端確定何時(shí)在AMD PDU中包含poll bit。

(3)RETX_COUNT：計(jì)算的是RLC SDU 或 RLC SDU segment的重傳次數(shù)。每個(gè) RLC SDU 都會(huì)維護(hù)一個(gè) RETX_COUNT計(jì)數(shù)器；這個(gè)counter不斷增加達(dá)到配置的maxRetxThreshold，就導(dǎo)致rlc max numRetx進(jìn)而引起RLF。

(1)maxRetxThreshold:每個(gè)AM RLC entity的發(fā)送端使用該參數(shù)來限制RLC SDU 的重傳次數(shù)，包括segments。

(2) pollPDU:每個(gè)AM RLC entity的發(fā)送端使用該參數(shù)來觸發(fā)對(duì)每個(gè) pollPDU PDU的poll。

(3) pollByte：每個(gè) AM RLC entity的發(fā)送端使用此參數(shù)來觸發(fā)每個(gè)pollByte bytes的poll。

當(dāng)AM RLC entity 發(fā)送端 PDU_WITHOUT_POLL >= pollPDU或BYTE_WITHOUT_POLL >= pollByte，就要在AMD PDU 中包含一個(gè)poll bit，peer AM RLC接收端收到后，就要出發(fā)STATUS report， 具體情況后面再說。下面是RRC層Counter和參數(shù)的配置結(jié)構(gòu)。

sn-FieldLength的配置值得關(guān)注下， DRB 的sn-FieldLength的值只能通過reconfiguration with sync來改變。網(wǎng)絡(luò)側(cè)只能為 SRB 配置 SN-FieldLengthAM=size12，DRB 沒有上述限制。

如上圖實(shí)網(wǎng)配置，SRB1和SRB2 的sn-FieldLength都為 size12，而DRB size12和size18 都行。

AM RLC entity接收端有4個(gè)狀態(tài)變量：

(1)RX_Next代表接收狀態(tài)變量，該狀態(tài)變量保存最近一個(gè)按順序完全接收到RLC SDU SN 的下一個(gè)SN值，該變量對(duì)應(yīng)的就是接收收窗的下邊緣。初始設(shè)置為 0，并且每當(dāng)AM RLC entity接收到 RLC SDU的SN = RX_Next 時(shí)就會(huì)更新。

(2)RX_Next_Status_Trigger：t-Reassembly 狀態(tài)變量，該狀態(tài)變量保存的是觸發(fā) t-Reassembly的 RLC SDU SN 的下一個(gè) SN 值。

(3)RX_Highest_Status代表Max STATUS 傳輸狀態(tài)變量，當(dāng)需要構(gòu)建 STATUS PDU 時(shí)，該狀態(tài)變量保存的值可以由STATUS PDU中ACK_SN指示的SN。初始設(shè)置為 0。結(jié)合后面構(gòu)造STATUS PDU ，設(shè)置ACK_SN的規(guī)定，如上黃色字體，就將ACK_SN 設(shè)置為沒有在STATUS PDU指示為丟失的SN，這個(gè)SN 對(duì)應(yīng)的是下一個(gè)沒有收到的RLC SDU的SN。具體更新規(guī)則后面再看。

(4)RX_Next_Highest代表的是highest接收狀態(tài)變量，該狀態(tài)變量保存的是當(dāng)前接收到的RLC SDU highest SN 的 下一個(gè)SN 值，初始設(shè)置為 0。

假如當(dāng)前AM RLC 接收端 值收到了SN 1~6 RLC SDU，其中只有2和4收全了，那RX_Next=1，RX_Next_Highest=7，如果這時(shí)候收到了peer 發(fā)送端的 AMD PDU 帶poll bit =1，這時(shí)候就要生成STATUS report，根據(jù)規(guī)定ACK_SN對(duì)應(yīng)的是沒有在STATUS PDU中指示為丟失的SN，這個(gè)SN 對(duì)應(yīng)的是下一個(gè)沒有收到的RLC SDU 的SN，具體到這里RX_Highest_Status=7。

UM RLC

UM RLC entity發(fā)送端只有一個(gè)狀態(tài)變量：TX_Next代表UM 發(fā)送狀態(tài)變量，此狀態(tài)變量保存的是下一個(gè)新生成的UMD PDU segment的SN值。初始設(shè)置為0，并且在UM RLC entity向MAC 提交包括RLC SDU的 last segment的UMD PDU之后才會(huì)更新。這里又與AM RLC 的定義有所不同，只有UMD PDU 對(duì)應(yīng)的是RLC SDU segment時(shí)才有sn，如果UM PDU對(duì)應(yīng)的是完整的RLC SDU，UMD PDU 是沒有sn的。這樣的設(shè)定 從分析問題的角度看，是十分友好的，網(wǎng)絡(luò)狀況良好的情況下，UL grant十分充足，segment就可能比較少，進(jìn)而SN的處理會(huì)少很多，UE處理起來也會(huì)稍微便捷些；網(wǎng)絡(luò)狀況不好的時(shí)候，UL grant通常不會(huì)給足，這時(shí)候segment會(huì)比較多，對(duì)應(yīng)的UM PDU大多都會(huì)帶SN ，在檢查UE UL發(fā)送和DL接收時(shí)，通過SN分析UE收發(fā)也更能看出問題。

UM RLC entity 接收端有3個(gè)狀態(tài)變量：

(1)RX_Next_Reassemble 代表UM 接收狀態(tài)變量

此狀態(tài)變量保存的是仍認(rèn)為在進(jìn)行reassembly的最早的 SN 值。初始設(shè)置為 0。對(duì)于 NR sidelink 通信的組播和廣播，它初始設(shè)置為第一個(gè)接收到的包含 SN 的 UMD PDU 的 SN值。

(2)RX_Timer_Trigger 代表UM t-Reassembly 狀態(tài)變量，保存的是觸發(fā)t-Reassembly SN的下一個(gè)SN的值。

(3)RX_Next_Highest代表UM receive 狀態(tài)變量，保存的是當(dāng)前UE收到的UMD PDUs中highest SN的下一個(gè)SN值，作為reassembly window的最高邊緣，初始設(shè)置為0。對(duì)于 NR sidelink 通信的組播和廣播，它初始設(shè)置為第一個(gè)接收到的包含 SN 的 UMD PDU 的 SN值。

假如RX_Next_Reassembly 仍處于reassembly window [RX_Next_Highest – UM_Window_Size,RX_Next_Highest)的范圍，上述場景RX_Next_Reassembly=1，RX_Next_Highest=7。

(1) t-PollRetransmit：由 AM RLC entity的發(fā)送端用來重傳poll使用。

(2) t-Reassembly：由 AM RLC entity和 UM RLC entity的接收端使用，用來檢測下層 RLC PDU 的丟失。如果 t-Reassembly 正在運(yùn)行，則不應(yīng)額外啟動(dòng) t-Reassembly，即每個(gè) RLC entity只有一個(gè) t-Reassembly可以在特定時(shí)間運(yùn)行。

(3) t-StatusProhibit：由 AM RLC entity的接收端使用，在運(yùn)行期間禁止傳輸 STATUS PDU。

幾個(gè)Timer 的工作原理，后面再具體看。

到這里本篇就結(jié)束。后面會(huì)針對(duì)RLC具體流程以及實(shí)際問題分析過程進(jìn)行簡單總結(jié)，但是免不了要再回看上面的這些個(gè)參數(shù)定義。