1、整体协议栈结构

2、各层功能

layer3层：
（1）NAS（非接入层）

       主要用于UE与AMF之间的连接和移动控制。虽然AMF从基站接收消息， 但不是由基站始发的， 基站只是透传UE发给AMF的消息并不能识别或者更改这部分消息， 所以被称为NAS消息。NAS消息是UE和AMF的交互， 比如附着、 承载建立、 服务请求等移动性和连接流程消息。

（2）RRC（无线资源控制层）

         RRC层主要用来处理UE与NR之间的所有信令(用户和基站之间的消息)， 包括系统消息、 准入控制、 安全管理、 小区重选、 测量上报、 切换和移动性、 NAS消息传输、 无线资源管理等。

  layer2层：

（1）SDAP（ 数据适配协议）

        负责Qos流与DRB（数据无线承载）之间的映射；为数据包添加QFI（Qos flow ID）标记。

（2）PDCP（分组数据汇聚协议）

主要负责实现分组数据传输的安全、可靠和高效；PDCP协议的主要工作包括压缩、加密和完整性保护等功能。其中，压缩功能可以将IP数据包进行压缩，从而减小传输延迟和降低网络拥塞。加密功能可以对传输的数据进行加密，保障用户数据不被窃取或篡改。完整性保护则是指在传输过程中，对数据进行校验和验证，确保数据包没有出现错误或丢失。

PDCP协议的主要功能包括：

• 压缩：将IP数据包进行压缩，减小传输延迟和降低网络拥塞。
• 加密：对传输的数据进行加密，保障用户数据不被窃取或篡改。
• 完整性保护：校验和验证传输过程中的数据，确保数据包没有出现错误或丢失。
• 重排序：按照正确的顺序重新排列数据，以便于后续处理。
• 分段：将较长的IP数据包分成若干个较小的数据包进行传输。
• 头部压缩：将IP数据包的头部信息进行压缩，减小传输延迟。

（3）RLC（无线链路控制层协议）

        检错、纠错ARQ（AM实体）；

        分段重组（UM实体和AM实体）；

        重分段（AM实体）；

        重复包检测（AM实体）。

（4）MAC（介质访问控制层）

        逻辑信道和传输信道之间的映射；

        复用/解复用；

        调度；

        HARQ；

        逻辑信道优先级设置。

Layer1 -PHY（物理层）功能：

NR物理信道与信号

物理信道和物理信号都是一系列资源粒子(RE)的集合， 其区别在于：

物理信道用于承载源于高层的信息；

物理信号不承载源于高层的信息， 并且一般来说物理信号占用的时域和频域资源

相对固定， 发送的内容和使用的功率也相对固定

NR物理信道与信号-下行物理信道

NR物理信道与信号-上行物理信道 ：

SSB结构

同步信号和PBCH块(Synchronization Signal and PBCH block， 简称SSB)由PSS、 SSS、 PBCH和PBCH DMRS等4部分组成。

SSB在时域上占4个符号， 频域上占据连续的20个RB， 时域上位置可以配置PSS/SSS映射到12个PRB中间的连续127个子载波， 占用144个子载波， 两侧分别为8个和9个子载波作为保护带宽， 以零功率发送， PBCH RE = 432。

NR在解调PBCH信道前， 需要获取PBCH DMRS位置。

PBCH DMRS在时域上， 和PBCH相同符号位置，在频域上间隔4个子载波， 初始偏移v由PCI确定。

PBCH DMRS在时域上， 和PBCH相同符号位置，在频域上间隔4个子载波， 初始偏移v由PCI确定。

SSB时域起始位置

SSB频域起始位置- ARFCN

将0~100GHz的频段划出总共3279165个栅格， 这些栅格从0开始编号， 一直编号到3279165。每个编号都代表着一个绝对的频域位置， 这些编号就叫做NR-ARFCN。

编号和频域位置会通过下式来对应（3GPP TS 38-101）

以operating band n1为例， 其上行的频段范围是ARFCN从384000到396000的部分， 然后第二列指示的是该operating band的channel raster的粒度， 比如粒度为100kHz， 那么两个channel raster之间就会包含20个ARFCN， 因为该频段小于3GHz， ARFCN的粒度为5kHz， 5*20=100kHz。

SSB频域起始位置-GSCN

NR中定义了SSREF (SS block Reference Frequency Position， 同步块参考频率位置)， 用GSCN(Global Synchronization Channel Number， 全局同步信道号)来表示一个确定的、 绝对的频率位置， 系统会把SSB放在这些GSCN上， 对齐方式为SSB的10号RB的0号子载波与GSCN对齐， UE就会在这些GSCN上顺序盲检SSB。

注：当配置了子载波信道栅格时M = 3。

SSB与波束扫描

对于不同的子载波间隔，一个SSB set里的SSB数量Lmax也不一样，可能有4个、8个或64个，该数量也决定了小区中最大波束数量。

eMBB场景编码：控制信道Polar码，业务信道LDPC码；

        调制：QPSK、16QAM、64QAM、256QAM；

        MIMO......(其余过程与4G LTE基本一致）。

1.3物理层协议功能

物理层位于无线接口协议栈的最底层，作用：提供了物理介质中比特流传输所需要的所有功能。

1.3.1 传输信道的类型

物理层为MAC层和更高层提供信息传输的服务，其中，物理层提供的服务通过传输信道来描述。

传输信道描述了物理层为MAC层和高层所传输的数据特征。

注：5G系统中，最新的R15与LTE系统相比，少了多播信道。

1.3.2 数据链路层协议功能

复习：数据链路层四个子层为媒体访问控制层（MAC）、无线链路控制层（RLC）、分组数据汇聚协议层（PDCP）和服务数据自适应协议层（SDAP）。

注：

（1）层与层之间的连接点称为服务接入点（SAP）

（2）无线承接分为两类：

1)用户平面的数据无线承接（DRB）

2)控制平面的信令无线承载（SRB）

1.MAC子层

（1）MAC子层的功能

MAC子层只支持一个MAC实体。

MAC实体支持多个参数集、发送定时和小区。

使用逻辑信道优先级（LCP）的映射限制来控制参数集、小区和发送定时。

（2）逻辑信道

（3）逻辑信道到传输信道的映射关系

5G系统的上行逻辑信道传输全部映射在下行共享传输信道上；下行逻辑信道的传输中，除PCCH和BCCH逻辑信道有专用的PCH/BCH传输信道外，其他逻辑信道全部映射到下行共享信道上（BCCH一部分在BCH上传输）。

2.RLC子层

RLC子层支持3中传输模式：透明模式（TM）、非确认模式（UM）、确认模式（AM）

RLC的配置基于逻辑信道的颗粒度，并不依赖底层的参数集和传输时间间隔（TTI）的长度。

RLC可以处理在逻辑信道配置的任意参数集忽然TTI长度等条件的数据分组。

透明模式主要用于寻呼消息、系统信息广播以及SRB0信令的传输；其他SRB信令用于确认模式传输；用于传输用户数据的DRB可以根据业务类型，采用确认模式或非确认模式传输。

（2）PDCP子层用于控制平面的功能包括：

（3）PDCP DPU的结构：

注：PDCP PDU和PDCP报头都是字节对齐的

4.SDAP子层

5G系统中，SDAP子层是一个全新的协议子层，功能如下：

5.数据链路层传输流程

1.3.3 RRC层协议功能

RRC层协议模块在5G系统的空口协议栈中的作用是接入层的控制中心。

注：5G系统中，RRC的协议状态由LTE的2个增加为3个，即RRC_IDLE/RRC_INACTIVE/RRC_CONNECTED