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MAC层协议公共部分子层MAC PDU的构造与传输

出处:mason_ji 发布于:2008-11-28 | 2765 次阅读

  在上行链路或下行链路中,多个MAC PDUs可能被连接成一个传输,图1表示了一个上行突发传输的概念。因为每 个MAC PDU由一个唯一的CID标识,接收的MAC实体能够把MAC SDU(从一个或多个接收到的MAC PDUs中重组MAC SDU 后)表示给MAC SAP的正确实例。MAC管理消息、用户数据和带宽请求MAC PDU可能被连接到相同的传输。


图1 MAC PDU的连接

  ①分段。分段是将一个MAC SDU分割成一个或多个MAC PDUs的过程。分段的目的是允许与一个连接的服务流的QoS 要求相关的可用带宽的高效利用。分段和重组能力是必各的。对上行链路连接,由BS进行分段;对下行链路连接 ,由55进行分段。在连接建立期间或之后,一个分段的最大长度可以进行协商。当一个最大值已经确定时,发送 者只能形成比该值小或相等的长度的分段,即使将来的带宽分配能接收工个更大的分段。分段与分段控制的关系 如表1所示。


表1 分段规则

  对于非ARQ连接,分段按顺序传输一次。分配给每个分段的序列号允许接收者重建原始净荷,并且检测任何中间 包的丢失。在任何给定的时间,一个连接只能处于一种分段状态。一旦丢失,接收者将丢弃该连接上的所有MAC  PDUs,直到检测到一个新SDU的第一分段或者一个未使用分段的MAC PDU。

  对于ARQ连接,各个传输的分段通过把一组相邻序列号的ARQ块连接起来组成。分段子报头中承载的块序列号 (BSN)就是在这个段中出现的第一个ARQ块的BSN。

  ②打包。如果对一个连接进行打包,MAC可能把多个MAC SDUs打包成一个MAC PDU。打包利用连接属性指示是否 该连接承载固定长度或变长的分组。发送端是否具有把一组MAC SDUs打包成一个MAC PDU的判断力,解包的能力是 必各的。关于打包和分段的语法,PDU的构造对ARQ和非ARQ连接是不同的。

  (i)非ARQ连接的打包。对于非ARQ连接的打包,又分为打包固定长度MAC SDUs和打包变长的MAC SDUs。对于一个连接,如果不使用ARQ,并且承载固定长度的MAC SDU时,则使用非ARQ 连接固定长度打包。MAC报头的长度域间接地表示被打包成一个MAC PDU的MAC SDUs的个数。如果MACSDU的大小是m 字节,接收端能够简单地将MAC报头中的长度域等于m×k+j解包,其中,屁是打包成MAC PDU的MAC SDUs的个数, j是MAC报头和打包SDU之前MAC子报头的长度。打包过程如图2。注意,在固定长度MACSDU情况下,没有额外的开销 ,一个MAC SDU是长度为1的打包序列。


图2 把固定长度MAC SDUs打包成一个MAC PDU(非ARQ连接)

  当打包变长的SDU连接时,比如以太网,MAC报头的长度域和高层MACSDUs之间的″×屁+`的关系将不再成立。 这样就必须指出一个MAC SDU在哪里结束,另一个MAC SDU在哪里开始。在变长MAC SDU情况下,MAC给每个MAC SDU 加上一个打包子报头。包含一系列变长MAC SDUs的MAC PDU的构成如图3。如果多于一个MAC SDU被打包成MAC PDU ,那么MAC报头中的类型域指示打包子报头(PSH)的出现。注意,未分段的MAC SDUs和MACSDU分段可能同时出现 在相同的MAC PDU中。同时进行分段和打包使得无线链路得到高效利用,但是需要遵循准则,以使得能够清楚知道 哪个MAC SDU当前处于一个分段状态。为了完成这个过程,当一个打包子报头出现时,单个MACSDU或MAC SDU分段 的分段信息被包含在对应的打包子报头中。如果没有PSH出现,MAC SDU分段的分段信息被包含在对应的分段子报 头(FSH)中。该过程如图4。


图3 把变长MAC SDUs打包成一个MAC PDU(非ARQ连接)

  (11)ARQ连接的打包。ARQ连接的打包子报头的使用与非ARC!连接类似,只是它将设置普通MAC报头中的扩展类 型比特为1,然而非ARQ连接将把扩展类型比特设置为0。当使用分段时,对一个ARQ连接的变长MAC SDUs的打包过程与非ARQ连接相似。打包子报头的BSN将被ARQ协议使用以识别和重传丢失的分段。


图4 打包和分段并存

  对ARQ连接,当类型域指示使用了打包子报头时,每个独立的MAC SDU或MAC SDU分段的分段信息被包含在相关打 包子报头中。当类型域指示没有使用打包子报头时,MAC PDU的单个净荷(MAC SDU或MAC SDU分段)的分段信息被 包含在消息的分段报头中。图5表示没有打包的分段子报头的使用。


图5 具有扩展分段子报头MAC CPU

  图6表示具有ARQ打包子报头的MAC PDUSDU或MAC SDU分段或ARQ反馈净荷需要它们自一些可能是第一次传输, 而其他的可能是重传数据。


图6 具有ARQ打包子报头的MAC PDU

  一个MAC SDU可能被分成多个分段,然后这些分段又被打包到相同的MAC PDU中进行第一次传输。MAC PDUs可能具 有来自相同或不同SDUs的分段,包括第一次传输和重传。11b的BSN和2b的PC域唯一地标识每个分段或未分段的SDU 。

  (Ill)ARQ反馈信息元的打包。一个自动重传请求净荷(见表2)由一个或多个ARQ反馈信息元(IEs)组成。ARQ 反馈净荷可以在一个ARQ或非ARQ连接上被发送,然而,基于执行和/或QoS限制的策略可能约束传输ARQ反馈净荷 的连接的使用。从打包的角度来看,除了一个ARQ反馈净荷仅应该出现在一个单独的MAC PDU中外,ARQ反馈净荷和 其他净荷(SDU或分段)的处理方式一样。

  表2 ARQ反馈净荷格式

  在一个MAC PDU中,一个ARQ反馈净荷的存在通过普通MAC报头的类型域中的ARQ反馈净荷的值来标识。如果存在, 第一个被打包的净荷将是ARQ反馈净荷。在ARQ反馈净荷前的打包子报头,标明包括打包子报头和在净荷内的所有 ARQ反馈信息元在内的净荷总长度。打包子报头的FSN/BSN域为了ARQ反馈净荷将被忽略,并且分段控制(PC)比特 将被设置为00。

  ③循环冗余校验(CRC)计算。一个服务流可能需要在为该服务流承载数据的每个MAC PDU中加入一个CRC。在这 种情况下,和IEEE 802.3中定义的一样,CRC将被包含在HT=0的每个MAC PDU,即请求MAC PDU是无保护的。CRC 将覆盖普通MAC报头和MAC PDU的净荷。CRC必须在加密后计算,即CRC保护普通报头和加密的净荷。

  ④MAC PDUs的加密。当在一个被映射到一个安全联盟(SA)的连接上传输一个MAC PDU时,发送者将对SA规定的 MAC PDU净荷的执行加密和数据完整性保护。当接收到一个被映射到一个SA的连接上的MAC PDU,接收者对SA规定 的MAC PDU净荷执行数据完整性检查,如果数据完整性检查通过,则进行解密。

  普通MAC报头不能被加密。报头包含需要在接收端解密的净荷的所有加密信息(加密控制BC域、加密密钥序列EKS域和CID),如图7所示。


图7 MAC PDU力口密

  一个2比特长的MAC报头包含一个密钥序列号。注意,与一个SA关联的密钥信息具有有限的生存期,BS将周期性地更新一个SA的密钥信息。BS为每个SA独立地管理一个2比特的密钥序列号,并且和SA的密钥信息一起分配该序列号给用户端qq。每当新产生一个密钥信息时,BS就把密钥序列号增加1。为了识别被用来加密附加净荷的SA密钥信息,MAC报头会包括该序列号。

  把一个接收到的MAC PDU的密钥序列号与当前期望接收到的进行比较,55或BS能够容易地辨别出与其对等实体的密钥同步的丢失。一个55将为每个SA维持两个最近生成的密钥信息。在一个SA的密钥传输期间,为了维持不间断服务,必须保持两个最近的密钥信息。

  EC比特域标识净荷的加密。值为“1”时,表示净荷经过加密,EKS域包含有效的数据;值为“0”时,表示净荷没有经过加密。在一个被映射到一个SA的连接上收到的任何MAC PDU没有加密,但是它们本身需要加密时,MAC PDU将被丢弃。

  ⑤填充。在一个数据突发中,有一段已被分配但是没有被使用的空间应该被初始化为一个已知状态。这可以通过把每个未用的字节设置为0xFF来完成。如果未使用区域的大小至少为一个MAC报头的大小,刀阝么这个区域可能通过格式化未用空间来初始化为一个MAC PDU。在这种情况下,MAC报头CID域将被设置为填充CID的值,CI、BC、HT以及类型域将被设置为0,长度域将被设置为数据突发中未使用字节(包括为填充MAC PDU创建的MAC报头的大小)的数量,且HCS将以标准方式计算。

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