問題：在測試終端下載速率時，會遇到PDCP層，RLC層，PHY層速率，而這三個層的速率各不相同，如圖1所示，這是為什么呢？

圖1.某段時間PDCP層，RLC層，PHY層速率對比圖

為了回答這個問題，首先我們需要搞清楚的是LTE無線接入網(wǎng)（RAN）協(xié)議架構(gòu)，如圖2所示。

圖2. RAN協(xié)議架構(gòu)

無線接入網(wǎng)，不同實體的功能概述為[1]：

1. 非接入層，NAS：處理UE和MME之間信息的傳輸，傳輸?shù)膬?nèi)容可以是用戶信息或控制信息。包括會話管理，用戶管理，安全管理等。NAS層以下，我們稱為AS層，而NAS對于eNode B是透明的，從上圖可以看到，eNode B是沒有這層協(xié)議的，所有NAS消息，對于他來說，就是過路。

2. 無線資源控制層，RRC：支持終端和eNode B間多種功能的最為關(guān)鍵的信令協(xié)議。廣義上來說，還包括無線資源算法，實際應(yīng)用中的無線行為，都是由它來決定的。

3. 分組數(shù)據(jù)融合協(xié)議，PDCP：執(zhí)行IP報頭壓縮，加密和完整性保護。系統(tǒng)為每一個設(shè)備的無線承載配置一個PDCP實體；

4. 無線鏈路控制，RLC：負(fù)責(zé)分割/級聯(lián)、重傳控制、重復(fù)檢測和序列傳送到更上層。RLC以無線承載的形式向PDCP提供服務(wù)。系統(tǒng)為每一個終端的每個無線承載配置一個RLC實體；

5. 媒體接入控制，MAC：控制邏輯系統(tǒng)的復(fù)用、混合ARQ重傳、上行鏈路和下行鏈路的調(diào)度。對于上行鏈路和下行鏈路，調(diào)度功能位于基站。MAC以控制信道的形式為RLC提供服務(wù)；

6. 物理層，PHY：管理編碼/解碼、調(diào)制/解調(diào)、多天線映射以及其他典型的物理功能。物理層以傳輸信道的形式為MAC提供服務(wù)。

針對下行協(xié)議鏈路架構(gòu)如圖3所示，

圖3.LTE 協(xié)議架構(gòu)下行

LTE 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程被分解成不同的協(xié)議層，大致上可以分為三層結(jié)構(gòu)：

• 層1：物理層，包括PHY；

• 層2：數(shù)據(jù)鏈路層，包括PDCP，RLC，MAC；

• 層3：網(wǎng)絡(luò)層，包括RRC。

為了便于說明，我們以一個帶有3個IP數(shù)據(jù)包的實例來說明，如圖4所示。一個無線承載有兩個數(shù)據(jù)包，一個無線承載有一個數(shù)據(jù)包。PDCP執(zhí)行IP報頭壓縮，然后進(jìn)行加密，增加一個PDCP頭，用來攜帶終端解密所需要的信息；RLC層執(zhí)行級聯(lián)或分割，并添加一個RLC頭，該頭用于終端的按序發(fā)送并重傳情況下的鑒定。物理層為添加CRC以檢測錯誤，并執(zhí)行編碼譯碼，并輸出所產(chǎn)生的信號。

圖4.LTE數(shù)據(jù)流實例

用戶數(shù)據(jù)流和信令流以IP包的形式進(jìn)行傳輸，在空口傳送之前，IP包將通過多個協(xié)議層實體進(jìn)行處理，到達(dá)eNodeB后，經(jīng)過協(xié)議層逆向處理，在通過S1/X2接口流向不同的EPS實體，這個流程可以用圖5表示。

圖5. LTE信令流和數(shù)據(jù)流

在LTE中，用戶面和控制面是明確分離開的。其中，負(fù)責(zé)傳送和處理用戶數(shù)據(jù)流的工作的協(xié)議稱為用戶面，負(fù)責(zé)傳送和處理系統(tǒng)協(xié)調(diào)信令的協(xié)議為控制面。

如上，就是對開篇問題的答案，開篇問題是：

在測試終端下載速率時，會遇到PDCP層，RLC層，PHY層速率，而這三個層的速率各不相同，如圖1所示，這是為什么呢？

參考文章：

[1]. Erik Dahlman, Stefan Parkvall. 4G, LTE-Advanced Pro and The Road to 5G, Third Edition

完

2018/12/13

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