35. Radio Protocol Stack : Channels

딱히 포스팅을 시작할 말이 없네.. 그냥 시작하겠다.

 

오늘 다룰 내용은 채널이다.

 

Channel은 데이터를 주고 받게 해주는 통로이다.이전 RAN 포스팅에서 다룬 계층들이  일종의 채널들인데 오늘은 그 채널들에 대해서 자세히 알아보도록 하겠다. 

 

1. Channel

영상 속 채널 설명 그림

 

라디오 프로토콜의 채널은 그림에서 보는 것과 같이 RRC - SDAP/PDCP - RLC - MAC - PHY로 이루어져 있다.

 

지금까지 배운 것을 종합해보면 각 계층이 무슨 역할을 하는지는 대충 알 수 있다.

 

RRC는 무선 자원을 관리하는 역할, SDAP는 QoS를 더 신경쓰기위해 UE쪽에 추가된 채널, PDCP는 패킷 데이터를 효율적으로 전송하는 역할, RLC는 무선 링크를 제어하는 역할, MAC 계층은 스케줄링을 담당하고 PHY 계층은 신호 변, 복조하는 역할을 한다.

 

또한 채널을 통해 전송되는 데이터 종류에 따라서 컨트롤 플레인과 유저 플레인으로 나눌 수도 있는데

컨트롤 플레인은 RRC - PDCP - RLC - MAC - PHY로 구성되며

유저 플레인은 SDAP - PDCP - RLC - MAC - PHY로 구성된다. 

 

생각해보면 당연한데 RRC는 사용자 데이터와 상관없이 데이터를 관리하기 때문에 컨트롤 플레인에만 존재해야하고 SDAP의 경우는 UE쪽에 붙어 QoS를 담당하기 때문에 유저플레인에만 존재해야하는 것이다.

 

이 외에 RLC부터 PHY까지 화살표가 많아지는 것을 볼 수 있는데 이것은 데이터를 특성에 맞게 분리해서 채널별로 보내기 때문이다. RLC, MAC, PHY는 채널들이 많은데 2번에서 이것들을 알아보도록 하자. 

2. Channels

RLC - MAC - PHY 순으로 설명해보겠다.

2-1. Logical Channels (RLC)

영상 속 Logical Channel 설명 그림

Logical Channel들은 데이터 특성에 따라 분류를 한 채널들로 총 5개가 있다. 하나씩 소개해보겠다.

 

PCCH (Paging Control Channel) : DL - 전에 TAC을 이야기하면서 페이징을 언급했는데 기억나는가? Idle 상태인 폰에게 기지국이 주기적으로 메시지를 보내서 네트워크 연결을 할 수 있도록 해주는 역할을 하는 것이었는데 이 것을 control하는 채널인 셈이다. 당연히 기지국에서 UE로 가니까 DL인 것이다.

 

BCCH (Broadcast Contorl Channel) : DL - PCCH와 같은 맥락으로 브로드캐스팅도 기지국에서 UE로 가므로 DL만 가능하다.

 

CCCH (Common Control Channel) : UL/DL - 이 채널은 사용자와 네트워크가 1대1로 연결이 되지 않았을 때 사용하는 채널로 보안이 완벽하지 않다. UL과 DL 두 링크에서 모두 가능하다. (1대1연결 안되면 이걸 쓰니까)

 

DCCH (Dedicated Control Channel) : UL/DL - 이 채널은 CCCH와 반대로 사용자와 네트워크가 1대1로 연결되어 있을때 사용하는 것이다. CCCH와 마찬가지로 DL, UL 모두 가능하다.

 

위 네 채널은 모두 Control을 하는 채널이다. 그 말인 즉슨 사용자 데이터와 전~혀 상관 없는 채널들인 것이다.

 

사용자 데이터와 관련있는 채널은 바로 DTCH (Dedicated Traffic Chnnel) : UL/DL이다. 벌써 채널에 Traffic이 들어가 있는 걸로 보아 control하는 채널은 아닌 것으로 보인다. 이 채널은 직접적으로 사용자 데이터를 움직이고 Common이 아니기 때문에 1대1로 연결된 상태에서 사용된다.

 

2 -2. Transport Channels (MAC)

영상 속 Transport Channel 설명 그림

 

Logical Channel이 데이터 특성에 따라 분류했다면 Transport Channel은 데이터를 어떻게 보내는지에 따라 채널을 나누고 있다.

 

PCH(Paging Channel) : DL - PCCH와 연결되어 그대로 사용되는 채널이다.

BCH(Broadcast Channel) : DL도 BCCH와 연결되어 있어 마찬가지다.

 

DL-SCH(DownLink Shared Channel) : DL - BCCH, CCCH, DCCH, DTCH에게 데이터를 받는다. BCCH, CCCH, DCCH에서 받은 제어 정보와 DTCH에서 받은 사용자 데이터를 하나의 패킷으로 조합하여 PHY 계층에 전달하는 채널이다.

 

UL-SCH(Uplink Shared Channel) : UL - DL-SCH의 반대 버전이라고 생각하자. 

 

RACH(Random Access Channel) : UL - 다른 채널들과 다르게 상위 계층과 연결된 게 없는 채널이다. 이 채널은 단말기가 초기 접속하거나 추가적인 자원을 요청할 때 사용된다. UE가 네트워크에 처음 연결될 때 "기지국아, 나 여깄어"라고 알려주는 채널이라고 생각하면 될 듯하다. RACH에 관한 프로세싱 과정은 다음에 다시 다뤄보겠다.

2-3. Physical Channels (PHY)

영상 속 Physical Channel 설명 그림

 

물리 계층에서의 채널은 다음과 같이 있고 UL에 대한 채널( UL control, Date, Sync)도 존재한다. 

 

DL, UL로 나누어 채널을 설명해 보겠다.

 

1. DL 채널 

DL채널은 크게 SS Blcok, CSI-RS, DL Control, DL date로 나뉜다.

 

SS Blcok (Sub-System Block)은 DMRS, PBCH, PSS, SSS로 구성된다.

 

DMRS (Demodulation Reference signal) : 데이터 복조를 위한 기준 신호

PBCH (Physical Broadcast Channel) : 시스템 정보를 브로드캐스트하는 채널

PSS (Primary Synchronization Signal) :  기지국과 단말기 간의 초기 동기화를 위한 신호

SSS (Secondary Synchronization Signal) :  PSS와 함게 기지국 식별을 위해 사용되는 신호

 

CSI-RS(Channel State Information Reference Signal)은 채널 상태 정보를 참조하고 있는 신호로 채널 환경을 파악하기 위해서 사용되는 신호이다.  

 

DL Control, DL data 채널은 DL에 필요한 제어 정보와 사용자 정보를 전달하는데 사용되는 채널들이다.

 

2. UL 채널 

마찬가지로 UL Channel에 대해서도 알아보자

영상 속 UL Channel 설명 그림

 

UL 채널 또한 Control, Data, Sync 채널로 나뉘는데 DL 채널과 같은 맥락이다. Control 채널은 제어 정보를, Data 채널은 사용자 정보를 담당한다. DL에 없는 sync 채널이 새롭게 생겼는데 이 채널은 UE가 기지국에게 신호를 보낼 때 시간과 주파수를 정확히 맞추도록 도와주는 채널이다. (스케줄링을 위해서는 시간과 주파수 동기화가 이루어져야 하듯이!)

 

몇가지 채널만 살펴보면

 

PRACH (Physical Random Access Channel) : 단말국이 기지국에 접속 요청 시 사용하는 채널

PT-RS (Pilot Tone Reference Signal) : UL에서 전송되는 신호 품질을 측정하고 빔포밍을 위한 기준신호

PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) : 사용자 데이터를 기지국으로 전송하는 채널

PUCCH (Physical Uplink Contorl Channel) : UL에서 사용되는 제어 정보를 기지국으로 전달하는 채널

 

등이 있다. 

 

 

각 계층에 대한 채널들을 살펴보았는데 쓰다보니 양이 엄청 많아졌다. 용어들을 하나씩 알아가는게 재미있기도 하고 이전에 배운게 활용되기도 하니까 지루하진 않은 느낌이다.  사실 좀좀 힘들었다...ㅋㅋㅋㅋ

 

다음 포스팅에서 계속..

 

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원작자의 동의를 받고 출처를 밝히며 적습니다.

 

출처

https://www.youtube.com/watch?v=lfAt6y5BjVI&list=PLdjcO8otM2M-uJRGgmv3rHRqMInwHRwMd&index=35