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(普通問題)
UMTS的完整性保護(hù)是在PDCP層來完成的嗎?
提問者: aoshicanglong 提問時間: 2012-04-23
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問題答案
( 1 )
PDCP(Packet Data Convergence Protocol)分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議
PDCP 是對分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議的一個簡稱。 它是UMTS中的一個無線傳輸協(xié)議棧, 它負(fù)責(zé)將IP頭壓縮和解壓、傳輸用戶數(shù)據(jù)并維護(hù)為無損的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)子系統(tǒng)(SRNS)設(shè)置的無線承載的序列號。
壓縮技術(shù)可以根據(jù)二者之一 RFC 2507 或 RFC 3095. RFC 1144年 罐頭為一些背景知識也使用,并且,雖然技術(shù)在RFC沒有用于現(xiàn)代 TCP/IP 實施,它仍然顯示什么壓縮或解壓技術(shù)看似。
如果 PDCP 配置為 沒有壓縮 它將送IP小包,不用壓縮,它根據(jù)它的配置將壓縮小包由上層并且附有a PDCP 倒栽跳水和送小包。 它使用更低的層數(shù)提供的服務(wù)稱Radio鍵路控制(RLC)。
PDCP 倒栽跳水包括二個領(lǐng)域: PID和PDU類型。
PDU類型 領(lǐng)域表明PDU是否是數(shù)據(jù)PDU或順序編號PDU。
PID 領(lǐng)域價值表明倒栽跳水 壓縮協(xié)議 鍵入使用的和小包類型或CID。 [1]
PDCP的工作原理
分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議(Packet Data Convergence Protocol,PDCP)層屬于無線接口協(xié)議棧的第二層,處理控制平面上的無線資源管理(RRC)消息以及用戶平面上的因特網(wǎng)協(xié)議(IP)包。在用戶平面上,PDCP子層得到來自上層的IP數(shù)據(jù)分組后,可以對IP數(shù)據(jù)分組進(jìn)行頭壓縮和加密,然后遞交到RLC子層。PDCP子層還向上層提供按序提交和重復(fù)分組檢測功能。在控制平面,PDCP子層為上層RRC提供信令傳輸服務(wù),并實現(xiàn)RRC信令的加密和一致性保護(hù),以及在反方向上實現(xiàn)RRC信令的解密和一致性檢查。PDCP子層功能
PDCP子層的主要功能
PDCP子層的主要功能如圖1所示。 PDCP實體的結(jié)構(gòu)PDCP協(xié)議包括以下具體支持的功能:
(1)用戶平面數(shù)據(jù)的報頭壓縮和解壓縮。
(2)安全性功能:
、儆脩艉涂刂破矫鎱f(xié)議的加密和解密;
、诳刂破矫鏀(shù)據(jù)的完整性保護(hù)和驗證。
(3)數(shù)據(jù)的傳輸功能:
、傧聦又亟〞r,對向上層發(fā)送的PDU順序發(fā)送和重排序;
②對映射到AM模式的RB的下層SDU進(jìn)行重排序。
(4)數(shù)據(jù)包的丟棄。
1.1 報頭壓縮
在LTE系統(tǒng)中,規(guī)定PDCP子層支持由IETF(互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組)定義的健壯性報頭壓縮協(xié)議(ROHC)來進(jìn)行報頭壓縮。在LTE中,因其不支持通過電路交換域(CS)傳輸?shù)恼Z音業(yè)務(wù),為了在分組交換域(PS)提供語音業(yè)務(wù)且接近常規(guī)電路交換域的效率,必須對IP/UDP/RTP報頭進(jìn)行壓縮,這些報頭通常用于VoIP業(yè)務(wù)。典型的,對于一個含有32 B有效載荷的VoIP分組傳輸來說,IPv6報頭增加60 B,IPv4報頭增加40 B,即188%和125%的開銷。
為了解決這個問題,在LTE系統(tǒng)中,設(shè)定在激活周期內(nèi)PDCP子層采用ROHC報頭壓縮技術(shù),在壓縮實體初始化之后,這一開銷可被壓縮成4~6個字節(jié),即12.5%~18.8%的相對開銷,從而提高了信道的效率和分組數(shù)據(jù)的有效性。
IETF在“RFC 4995”中規(guī)定了一個框架,ROHC框架中有多種頭壓縮算法,稱為Profile,每一個Profile與特定的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和更上層的協(xié)議相關(guān),如TCP/IP和RTP/UDP/IP等。具體的報頭壓縮協(xié)議及屬性如表1所示。
報頭壓縮協(xié)議可以產(chǎn)生兩種類型的輸出包:
(1)壓縮分組包,每一個壓縮包都是由相應(yīng)的PDCP SDU經(jīng)過報頭壓縮產(chǎn)生的;
(2)與PDCP SDU不相關(guān)的獨立包,即ROHC的反饋包。
壓縮包總是與相應(yīng)的PDCP SDU采用相同的PDCP SN和COUNT值;ROHC反饋包不是由PDCPSDU產(chǎn)生的,沒有與之相關(guān)的PDCP SN,也不加密。
1.2 安全性功能
LTE的安全性是在PDCP層負(fù)責(zé)的,通過加密(控制平面RRC數(shù)據(jù)和用戶平面數(shù)據(jù))及完整性保護(hù)(僅控制平面數(shù)據(jù))實現(xiàn)。1.2.1 加密/解密
在LTE系統(tǒng)中,加密功能位于PDCP實體中,加密對象包括:
(1)控制平面,被加密的數(shù)據(jù)單元是PDCP PDU的數(shù)據(jù)部分(未壓縮的用戶面或控制面的PDCP SDU或壓縮的用戶平面PDCP SDU)和MAC—I域(完整性消息鑒權(quán)碼)。
(2)用戶平面,被加密的數(shù)據(jù)單元是PDCP PDU的數(shù)據(jù)部分。
PDCP實體所使用的加密算法和密鑰(KEY)由高層協(xié)議配置。一旦激活安全功能,加密功能即被高層激活,該功能應(yīng)用于高層指示的所有PDCP PDU。PDCP用于加密的參數(shù)包括以下2個:COUNT;DIRECTION(傳輸?shù)姆较?。
RRC協(xié)議提供給PDCP加密功能所需要的參數(shù)包括以下2個:BEARER;KEY(控制平面使用KRRCenc,用戶平面使用KUPenc)。
加密是通過對消息和加密流做異或(XOR)運算來實現(xiàn)的,這里加密流是由基于接入層(AS)導(dǎo)出密鑰、無線承載ID、傳輸方向(上行或下行)以及COUNT值的加密算法所生成的。加密僅適用于PDCP數(shù)據(jù)PDU?刂芇DU(如ROHC反饋或PDCP狀態(tài)報告)既不使用加密,也不適用完整性保護(hù)。
1.2.2 完整性保護(hù)
完整性保護(hù)功能包括完整性保護(hù)和完整性驗證兩個過程,完整性保護(hù)功能僅應(yīng)用于SRB。用于PDCP實體的完整性保護(hù)功能的算法和KEY由上層配置。一旦激活安全功能,完整性保護(hù)功能即被高層激活,該功能應(yīng)用于高層指示的所有PDCP PDU。PDCP用于完整性保護(hù)的參數(shù)包括以下2個:COUNT;DIREC-TION(傳輸?shù)姆较?。
RRC協(xié)議提供給PDCP完整性保護(hù)功能的參數(shù)包括以下2個:BEARER;KEY(控制平面使用KRRCint)。
UE基于上述輸入的參數(shù)計算X-MAC,進(jìn)行PDCP PDU的完整性驗證。如果計算出的X-MAC與MAC-I相同,則完整性保護(hù)驗證成功。
1.3 數(shù)據(jù)的傳輸
控制平面的PDCP PDU和用戶平面的PDCP數(shù)據(jù)PDU都擁有一個序列號SN字段,PDCP子層的發(fā)送和接收實體就是通過設(shè)置和檢查SN字段來實現(xiàn)PDCPPDU的按序發(fā)送和接收。PDCP子層在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)分別維護(hù)一個重排序窗口的大小是SN范圍的50%。當(dāng)SN為0~4 095時,即“最大PDCP SN”的值為4 095時,重排序窗口的大小為2 048。在非切換狀態(tài)下,RLC子層位為PDCP子層提供按序提交和重復(fù)包丟棄服務(wù)。而在切換狀態(tài)下,由于UE與兩個eNodeB同時通信,因此其RLC子層無法保證按序提交和重復(fù)包丟棄,從而需要由PDCP子層來完成這些功能。
下面以UE側(cè)的操作為例說明PDCP子層的發(fā)送和接收流程。
1.3.1 上行發(fā)送
每一個PDCP SDU對應(yīng)一個Discard Timer,一旦由高層接收到一個PDCP SDU,即啟動該SDU對應(yīng)的Discard Timer。同時,進(jìn)行發(fā)送相關(guān)的狀態(tài)變量更新及加密、完整性保護(hù)等,具體過程如圖2所示。
數(shù)據(jù)上行流程圖
1.3.2 下行接收
在不需重建的普通工作模式下,PDCP實體在接收到RLC AM實體提交的PDCP PDU時,不需執(zhí)行重排序過程,因為RLC AM在向PDCP實體提交PDCPPDU時,已保證順序遞交。以切換引起的PDCP重建為例,UE先從源eNodeB收到一些PDCP SDU,重建開始后從目的eNodeB接收PDCP SDU(其中部分是源eNodeB轉(zhuǎn)給目的eNodeB的,并且有一些是源eNodeB已發(fā)給UE但尚未得到確認(rèn)的),因此,UE的PDCP實體收到的PDCP SDU可能是亂序并且有重復(fù)的,因此對于RLC AM模式,在重建情況下,PDCP接收實體需對接收的PDCP SDU進(jìn)行重排序和重復(fù)檢測。
綜合上述各種情況,對映射到RLC AM模式的DRB接收處理過程如下:定義接收的PDCP序列號為SN,接收端上一次提交給高層的PDCP SDU序列號為Last_Submitted_PDCP_RX_SN,Reordering_Window為序列號空間50%長度的重排序窗,RX_HFN為接收端當(dāng)前HFN,Next_PDCP_RX_SN為接收端期待的下一個接收的PDCP序列號,具體流程如圖3所示。
希望能幫助你
回答者:
xhy1331
回答時間:2012-04-23 15:32
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