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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)。 354afd5aK:JFD()$本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  PDCP 倒栽跳水包括二個領(lǐng)域: PID和PDU類型。 哦*&#%kK:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  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。?0874K:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
 PDCP子層功能d知1fkjhfjK:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有

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)&#%kcvmK:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
d3s1fdK:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
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。 #(_@s4fadsK:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  (2)安全性功能: 74*$#K:JFD本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
 、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。 tre43289西70K:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  (3)數(shù)據(jù)的傳輸功能: saf12zcv545K:JFD()$#_*本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
 、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。 K:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  (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)。 jouierpoej礙:JFD()$#_*本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  典型的,對于一個含有32 B有效載荷的VoIP分組傳輸來說,IPv6報頭增加60 B,IPv4報頭增加40 B,即188%和125%的開銷。
  為了解決這個問題,在LTE系統(tǒng)中,設(shè)定在激活周期內(nèi)PDCP子層采用ROHC報頭壓縮技術(shù),在壓縮實體初始化之后,這一開銷可被壓縮成4~6個字節(jié),即12.5%~18.8%的相對開銷,從而提高了信道的效率和分組數(shù)據(jù)的有效性。 89西70874K:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  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。 s不21fds3a21K:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
   1f3dsafK:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
jouierpoejK:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  報頭壓縮協(xié)議可以產(chǎn)生兩種類型的輸出包: poej礙:JFD本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  (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; 是4343K:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  (2)與PDCP SDU不相關(guān)的獨立包,即ROHC的反饋包。 jlurewioK:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  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)。 jlurewioK:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  1.2.1 加密/解密 2dsfds1K:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  
在LTE系統(tǒng)中,加密功能位于PDCP實體中,加密對象包括: s也f12dsfdK:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  (1)控制平面,被加密的數(shù)據(jù)單元是PDCP PDU的數(shù)據(jù)部分(未壓縮的用戶面或控制面的PDCP SDU或壓縮的用戶平面PDCP SDU)和MAC—I域(完整性消息鑒權(quán)碼)。 fd知1K:JFD本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  (2)用戶平面,被加密的數(shù)據(jù)單元是PDCP PDU的數(shù)據(jù)部分。 s不21fds3aK:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  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?。 12zcv545%#(K:JFD()$#_*本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  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)。 $#$#&)*(&K:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  加密是通過對消息和加密流做異或(XOR)運算來實現(xiàn)的,這里加密流是由基于接入層(AS)導(dǎo)出密鑰、無線承載ID、傳輸方向(上行或下行)以及COUNT值的加密算法所生成的。加密僅適用于PDCP數(shù)據(jù)PDU?刂芇DU(如ROHC反饋或PDCP狀態(tài)報告)既不使用加密,也不適用完整性保護(hù)。 #$@&%#*K:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  1.2.2 完整性保護(hù) K:JFD()$本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  
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)。 f8e342蔏:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  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。 434321%$K:JFD()$本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  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。 fd5a4K:JFD本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  1.3.1 上行發(fā)送 fds1fads不K:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  
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。 afd5a4f8e342K:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
   數(shù)據(jù)上行流程圖uierpoej道K:JFD()$#_本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
2zcv54K:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  1.3.2 下行接收 ?fkjhK:JFD(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  
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。 ouierpoejK:JFD()$#本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
  也f12dsK:JFD()本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
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希望能幫助你9西70874K:JFD()$本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有
545%#(么$*@#K:JFD()$#_*(本文來自移動通信網(wǎng)m.gg1fic3.cn,版權(quán)所有

回答者: xhy1331     回答時間:2012-04-23 15:32    

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