5G NR无线网络优化实践
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1.4.2 用户面

5G核心网的用户面由UPF节点构成，代替了原来4G中执行路由和转发功能的SGW和PGW。PDU会话的用户面协议栈如图1-32所示。

图1-32 PDU会话的用户面协议栈

5G-AN（UE与gNodeB之间）用户面协议栈如图1-33所示，其数据链路层（L2）由MAC、RLC、PDCP和SDAP共4个子层组成。

图1-33 5G-AN（UE与gNodeB之间）用户面协议栈

数据流封装示意如图1-34所示。MAC层通过复用来自RBx的两个RLC PDU和RBy的一个RLC PDU来生成一个TB传输块。一个TB对应包含一个MAC PDU的数据块，这个数据块会在一个TTI内发送，同时也是HARQ重传的单位。如果发射端不支持空分复用，则一个TTI至多会发送一个TB。如果发射端支持空分复用，则一个TTI支持同时发送多个TB，而TB的大小取决于调度器分配给用户的资源数量、调制编码方式、天线映射。

下行载波聚合协议栈架构如图1-35所示。从非接入层角度来看，载波聚合（CA）的UE只与Pcell相连，Pcell提供切换时的安全密钥，跟踪区更新。每个无线承载只有一个PDCP和RLC实体，RLC层不知道物理层有多少个分量载波（CC），各个分量载波上MAC层的数据面独立调度，每个分量载波有各自独立的Uu接口传输信道和独立的HARQ实体，以及重传进程。在物理层，每个传输块（TB）映射到服务小区的一个分量载波上，各个分量载波采用独立的编码调制方案。各个分量载波业务信道调度可由对应分量载波上的PDCCH进行调度，也可以跨载波调度。

图1-34 数据流封装示意

图1-35 下行载波聚合协议栈架构

SDAP层位于PDCP以上，一个PDU会话对应一个SDAP实体，可以包含多个QoS Flow。一个会话中的多个QoS Flow由SDAP根据QoS等级映射到不同DRB，每个DRB对应一个PDCP实体，PDU会话、SDAP实体、PDCP实体、DRB间映射关系如图1-36所示。

SDAP层由RRC高层配置，其功能包括以下几个方面。

● 传输用户面QoS Flow。

图1-36 PDU会话、SDAP实体、PDCP实体、DRB间映射关系

1.QFI（QoS Flow Identifier,QoS流标识符）。

● 将上下行QoS Flow映射到对应的DRB。

● 在上下行QoS Flow中标记QFI。

● 如果下行配置了SDAP头，则UE接收端执行reflective QoS Flow到DRB映射，生成上行QoS Flow到DRB的映射规则。

RRC信令中携带SDAP配置（位于DRB配置字段）,UE从中可以得到QoS Flow和DRB的映射关系，相关映射关系的描述如下。

DRB-ToAddModList::=　　　SEQUENCE(SIZE(1..maxDRB))OF DRB-ToAddMod
DRB-ToAddMod::=　　SEQUENCE{
    cnAssociation　　　　　　　CHOICE{
      eps-BearerIdentity　　　　　　　　　 INTEGER(0..15)　　　　　　 --EPS-DRB-Setup
      sdap-Config　　　　　　　　　　　 SDAP-Config　　　　　　　　--5GC
    }　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 OptionAL,　　　--Cond DRBSetup
    drb-Identity　　　　　　　 DRB-Identity，
    reestablishPDCP　　　　　　ENUMERATED{true}　　　OptionAL,　　　--Need N
    recoverPDCP　　　　　　　ENUMERATED{true}　　　OptionAL,　　　--Need N
    pdcp-Config　　　　　　　 PDCP-Config　　　　　　OptionAL,　　　--Cond PDCP
}

协议中关于信元SDAP-Config的描述如下。

--ASN1START
--TAG-SDAP-CONFIG-START
  SDAP-Config::=             SEQUENCE{
    pdu-Session                      PDU-SessionID，
    sdap-HeaderDL                   ENUMERATED{present,absent}，
    sdap-HeaderUL                   ENUMERATED{present,absent}，
    defaultDRB                      BOOLEAN，
    mAppedQoS-FlowsToAdd            SEQUENCE(SIZE(1..maxNrofQFIs))OF QFI
    mAppedQoS-FlowsToRelease         SEQUENCE(SIZE(1..maxNrofQFIs))OF QFI
  }
  QFI::=                        INTEGER(0..maxQFI)
  PDU-SessionID::=                INTEGER(0..255)
--TAG-SDAP-CONFIG-STOP
--ASN1STOP

SDAP-Config参数的具体说明如下。

● PDU-Session:PDU会话ID，表示这条DRB属于哪个PDU会话，也就是说，这个DRB是为哪个PDU会话建立。

● sdap-HeaderDL：下行数据传输是否配置SDAP头，如果没有配置SDAP头，则下行分组数据包不经过SDAP层处理。

● sdap-HeaderUL：上行数据传输是否配置SDAP头，如果没有配置SDAP头，则上行分组数据包不经过SDAP层处理。

● default DRB：这条PDU会话的默认DRB。一个PDU会话的所有SDAP配置实例中，最多只能有一个默认DRB。

● mAppedQoS-FlowsToAdd：指示新增映射到该DRB的PDU会话的UL QoS Flow的QFI列表。同一PDU会话的所有SDAP配置实例中，一个QFI值只能出现一次，也就是说，一条QoS Flow不能映射到多条DRB上。

● mAppedQoS-FlowsToRelease:QFI列表，表示这些QoS Flow不能再映射到这条DRB上。

gNB会为一个PDU会话建立一个或多个DRB，每个DRB负责承载一个或多个QoS数据流。UE和gNB的SDAP层负责将QoS Flow映射到相应DRB,SDAP层数据处理流程如图1-37所示。针对下行数据，QoS Flow经过SDAP层时，SDAP层根据网管配置（QoS Profile）将QoS Flow映射到相应DRB。针对上行数据，UE为了将数据发送给gNB，有显式和隐式两种方式将QoS Flow映射到DRB。

● 显式方式下，gNB通过RRCReconfiguration（RRC重新配置）消息将QoS Flow与DRB映射关系发送给UE。当UE有上行数据包发送时，根据收到的映射关系将上行QoS Flow映射到对应的DRB。

● 隐式方式下，UE会监听每个DRB中下行数据包标记的QFI值，并根据收到的下行数据包中添加的SDAP头部，推导出上行的“QoS Flow到DRB的映射规则”，之后，UE将推导出来的QoS规则应用于对应的上行QoS Flow中。

配置SDAP前后PDU构成对比如图1-38所示。

图1-37 SDAP层数据处理流程

图1-38 配置SDAP前后PDU构成对比

1.RDI表示反向映射QoS Flow到DRB映射指示，如果配置1，则UE保存QoS Flow到DRB的映射规则。

2.RQI表示反向映射QoS Flow指示，如果配置1，则指示SDF到QoS Flow映射规则的变更需要通知UE的NAS层。

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