5G RLC协议UM模式的收发处理流程

nonoboyno

1) UM模式不提供重传和重分段功能，其提供的是一种不可靠的服务。UM模式常用于实时性要求较高的业务，如VoIP等，这种业务允许有一定的错包或丢包，但对延迟较为敏感，同时要求按序传输，并丢弃重复报文。点到多点的服务，如MBMS，由于没有可用的反馈路径而不能使用AM模式，也使用UM模式。
2) UM模式通过逻辑信道DL/UL DTCH、MCCH或MTCH来接收/发送RLC PDU。
3) 与TM模式类似，一个UM实体只能接收或发送数据，而不能同时收发数据。UM实体只提供单向的数据传输服务。

UM实体在发送端需要做2件事：
1）将来自上层（PDCP层）的RLC SDU构造成RLC PDU，然后缓存在传输buffer（transmission buffer）中；
2）在MAC层通知其发送RLC PDU时，根据MAC指示的传输块大小，决定是否需要把buffer中的某个SDU进行分段，然后把1个或多个RLC PDU或RLC PDU分段发给MAC层。
UM发送端功能比较简单，它没有重传，只有分段处理。收到上层下发的SDU后，加一个RLC头部生成一个UM PDU，在收到下层的可发送指示时把一个或多个UM PDU提交给下层，当最后的PDU不足以放入到剩余的buffer时就会对该PDU分段。
UM RLC发送端实体只维护一个变量TX_Next，该变量保存了下一个新生成的UM PDU将被赋予的SN值。该变量初始化时为0，并在提交一个SN = TX_Next的UM PDU的最后一个分段给下层时其值加1。简单地说，SN是RLC对SDU的编号，只有一个SDU的最后分段发送后TX_Next才会加1。
UM接收端因为要分段重组，所以有一个接收窗口，接收端所有的处理都围绕窗口进行。一个典型的接收窗口如下图：


接收窗口定义： (RX_Next_Highest – UM_Window_Size) <= SN <RX_Next_Highest，可以得出UM接收窗口用上边沿RX_Next_Highest确定下边沿。
如图所示，接收窗口被RX_Next_Reassembly分为两部分，小于RX_Next_Reassembly的PDU会被认为已经处理过，就算收到SN < RX_Next_Reassembly的PDU，RLC接收实体也不会再处理，只是简单的丢弃。RLC接收实体用t-Reassembly定时器来控制RX_Next_Reassembly后移到的目的PDU SN。
重组定时器t-Reassembly决定了在多长时间内等待一个还未收到的PDU，每个UM实体只有一个t-Reassembly。使用该定时器的目的是为了检测MAC层是否丢失了某个RLC PDU分段，如果在t-Reassembly指定的时间内没有收到该PDU，也就是说t-Reassembly超时了，则接收端认为该PDU已经丢失了，后移RX_Next_Reassembly到t-Reassembly对应的RX_Timer_Trigger之后的第一个未完成组包的SN。

接收端窗口变量：
1）RX_Next_Reassembly： UE接收状态变量（UM receive state variable）。该变量保存了等待重组的最早一个UMD PDU的SN值。该变量初始化时为0。接收端认为SN小于RX_Next_Reassembly的UMD PDU都已被成功接收（即使没有成功接收，也认为小于RX_Next_Reassembly的UMD PDU已经丢失而不再去接收了），RX_Next_Reassembly对应重排序窗口内还未接收到的拥有最小SN的UMD PDU。
2）RX_Next_Highest：UM最高接收状态变量（UM highest receiving state variable）。该变量保存的SN值等于所有已经接收到的UMD PDU中，拥有最高SN的那个UMD PDU的SN值，再加1。该变量初始化时为0。该变量对应重排序窗口的上边界（不包含RX_Next_Highest）。简单地说，“RX_Next_Highest– 1”等于已接收的拥有最高SN的UMD PDU的SN值。
3）UM_Window_Size: 常量，由RRC设置，对应重组窗口的大小。当使用6比特SN时，UM_Window_Size = 32；当使用12比特SN时，UM_Window_Size = 2048
4）RX_Timer_Trigger: 触发t-Reassembly的PDU对应的SN的下一个序号。当启动t-Reassembly时，说明有小于RX_Timer_Trigger)的UMD PDU还未接收到，此时需要等待这些UMD PDU以便进行重排序。
当UM实体从MAC层收到一个SN = x的UMD PDU时，如果 (RX_Next_Highest – UM_Window_Size) <= SN < RX_Next_Highest，则进入重组窗口。否则落入重组窗口之外。
其中，如果(RX_Next_Highest – UM_Window_Size) ≤ x < RX_Next_Reassembly时，则该PDU会被丢弃。否则会进入接收缓存。

UM接收实体功能-放入接收缓存的处理：
步骤1：
如果本次的SN = x的RLC PDU是接收窗口中序号为SN的最后一包，则：
(10) 重组RLC SDU，递交给上层
(20) 如果RX_Next_Reassembly=x，则把RX_Next_Reassembly更新成“SN > 当前RX_Next_Reassembly”且还未完全接收的第一个UMD PDU的SN值。可以认为“SN < 更新后的RX_Next_Reassembly”之前的UMD PDU都已成功接收。
步骤2：
如果x位于重排序窗口之外，此时应该是后出窗(协议会假定x一定是超出了重排序窗口的后边界，即x ≥ RX_Next_Highest)。因为SN是循环的，就算前出窗也会被当作后出窗处理：
(10) 将RX_Next_Highest设置成x + 1，即，后移接收窗口上边沿。
(20) 由于RX_Next_Highest的更新，重组窗口也将相应地向前移动，如果此时有一些UMD PDU移到了重组窗口之外(前出窗)，则丢弃前出窗的UMD PDU。
(30)如果此时也导致了RX_Next_Reassembly前出窗，则将RX_Next_Reassembly设置成重组窗口的下边沿(RX_Next_Highest – UM_Window_Size)，即设置成重排序窗口的下边界。这种场景发生在接收端一直没有收到SN = RX_Next_Reassembly的UMD PDU 后续分段，但不断地收到新的位于重排序窗口上边界之外的UMD PDU，从而RX_Next_Highest不断前移，直至RX_Next_Reassembly落到重排序窗口之外。
步骤3：
如果t-Reassembly没有启动，
(10) 如果RX_Next_Highest > RX_Next_Reassembly + 1，或者
(20) RX_Next_Highest = RX_Next_Reassembly + 1，并且在SN = RX_Next_Reassembly的UMD PDU序列中至少有一个中间分段没有收到，即，SO中间存在空洞，
(30) 启动t-Reassembly，设置RX_Timer_Trigger = RX_Next_Highest（说明在RX_Timer_Trigger之前存在未接收的分段）
说明: 这里的处理说明在大于RX_Next_Reassembly的接收窗口中，只要在最后一个分段之前存在还未收到的分段，就要启动定时器t-Reassembly
步骤4：
如果t-Reassembly已经启动，
(10) 如果RX_Timer_Trigger <= RX_Next_Reassembly，或者RX_Timer_Trigger出窗并且RX_Timer_Trigger!= RX_Next_Highest，或者
(20) RX_Next_Highest = RX_Next_Reassembly + 1，并且SN = RX_Next_Reassembly的UMD PDU序列中不存在SO空洞；
(30) 停止t-Reassembly定时器，RX_Timer_Trigger=0
说明: 原RX_Timer_Trigger之前不存在空洞或者RX_Timer_Trigger已经前出窗，则停止定时器。
步骤5：t-Reassembly超时处理
当t-Reassembly超时，接收端会按如下步骤进行操作：
(10) 设置RX_Next_Reassembly为第一个SN >= RX_Timer_Trigger的未完全接收的UDM PDU的SN
(20) 丢弃SN < RX_Next_Reassembly的UDM 分段
(30) 如果RX_Next_Highest > RX_Next_Reassembly + 1，或者
(40) RX_Next_Highest = RX_Next_Reassembly + 1，并且在SN = RX_Next_Reassembly的UMD PDU序列中至少有一个中间分段没有收到，即，SO中间存在空洞，
(50) 启动t-Reassembly，设置RX_Timer_Trigger = RX_Next_Highest（说明在RX_Timer_Trigger之前存在未接收的分段）
说明: 如果t-Reassembly超时，则只要RX_Next_Highest之前存在空洞就要重启定时器。