42. MAC

 

이전 포스팅에서 Channel에 대해 다룰 때 각 계층이 무슨 일을 하는지 간략하게 설명한 적이 있었다. 그 중에서도 오늘은 Physical 계층과 RLC 계층 사이에 있는 MAC 계층에 대해서 자세히 알아보자.

 

1. MAC 

MAC은 Transport channel로 어떤 데이터를 어떻게 보내야하는지 매핑시켜주는 역할을 하는 계층이다.

영상 속 MAC 계층 설명 그림

 

MAC 계층이 하는 일은 무엇일까? 크게 4가지로 나눌 수 있다.

 

1. Mutiplexing, Demultiplexing

  MAC은 데이터들을 모아 하나의 물리 채널로 합쳐서 물리 계층으로 보낸다. 이때 이렇게 데이터를 합쳐서 하나의 것으로 만드는 것을 Multiplexing이라고 한다. 반대로 물리 계층에서 RLC 계층으로 데이터를 분리하여 보내는 데 이렇게 데이터를 분리시키는 것을 Demultiplexing이라고 한다.

 

2. 스케줄링

  MAC은 스케줄링도 담당한다. MAC이 일반적으로 네트워크에 접속된 여러 장치들이 공유하는 전송 매체에 접근하는 방법을 제어하기 때문에 시간과 주파수에 따라 자원을 분배하는 스케줄링 또한 MAC에 의해 진행된다.

 

3. HARQ

 Hybrid Automatic Repeat Request라는 뜻을 가진 HARQ 기술도 MAC 계층에서 작동하는데, 이 기술은 오류를 검출하고 데이터를 재전송하는 기술이다. MAC에서는 HARQ를 이용해서 데이터 무결성을 보장한다.

 

4. RACH

 그림에서도 확인할 수 있듯이 MAC 계층에는 RACH라는 채널이 있다. RACH는 Random Access Procedure에 꼭 필요한 채널로 handset이 처음 네트워크에 접근하여 연결을 하기 위해서 필수적으로 거쳐야 한다.

 

2. MAC Dual connectivity

5G로 넘어오면서 두 개의 무선 네트워크를 사용하는 NSA 방식, SA방식이 생겼고, 실제로 많은 handset들이 이 방식으로 데이터를 사용하고 있다. (ENDC 포스팅, NSA/SA 포스팅 보고오자!)

 

Daul connectivity를 하게 되면 두 개 이상의 셀에 동시에 연결되는데 이때 각 셀은 컨트롤을 담당하는 MCG와 MCG를 보조하는 셀인 SCG로 나뉘게 된다. MAC에서는 MCG, SCG에 따라 약간의 차이가 있는데, 아래 그림을 보자

 

영상 속 MCG, SCG 설명 그림

 

MAC 계층에서 MCG가 왼쪽 SCG가 오른쪽의 구조를 가지고 있다. 보면 MCG에는 PCCH, CCCH가 있는 것을 확인할 수 있다. 페이징을 담당하고, 초기 연결을 담당하는이 MCG에만 있는 이유는 결국 SCG는 네트워크에 연결 된 이후 사용되기 때문에 이 채널들이 굳이 필요 없기 때문이다.

 

3. MAC CE, SDU, PDU

영상 속 MAC 세부 설명 그림

 

위 그림은 MAC에 대한 SDU, PDU, CE에 대한 설명을 하고 있다. SDU, PDU는 정말 쉬운 개념이다.

 

내가 서비스를 해줘야하는 Unit인 경우에는 SDU(service Data Unit)이고 여기에 header가 붙으면 PDU(Protocoal Data Unit)가 되는 것이다. 또한, 상위 계층의 PDU는 하위 계층으로 내려오면서 SDU가 되고 여기에 헤더가 붙으면 그 계층의 PDU가 된다.

 

MAC CE는 MAC Control Element의 뜻으로 기지국과  UE 사이에서 제어정보를 전달하는 작은 데이터 단위이다. LTE 시스템에서 주로 사용되는 용어로 MAC PDU의 일종이다. 제어정보로는 사진에서 보는 것과 같은 것이 있다. 몇가지 소개하자면 timing advance command(시간 동기화), C-RNTI(RACH  연결 시 인증해주는 증표), Buffer state report(버퍼 상태 보고) 등이 있다. 

 

이런 MAC은 LTE와 5G에서 조금 다르다. 바로 Header 부분에 차이점이 있다.

영상 속 LTE, 5G MAC 헤더 차이점 설명 그림

 

LTE의 경우 (a) MAC PDU in LTE와 같이 grant를 기다렸다가 PDU를 구성하는 방식을 사용한다. 따라서 grant를 받기 전까지 딜레이가 발생하게 된다.

 

5G에서는 이 딜레이를 없애고자 sub header라는 것을 도입하였다. (b)를 보면 header가 SDU 사이사이마다 존재하는 것을 볼 수 있다. 이렇게 header를 쪼갠 이유는  grant를 받기 전에 미리 sub header를 생성하여 PDU를 만들 준비를 해 놓고 grant를 받으면 바로 PDU를 만들 수 있도록 하기 위해서다. 이렇게 하면 딜레이가 줄어든다는 장점이 있다.

 

 

다음 포스팅에서도 MAC에 대해 이야기해보겠다.

 

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출처

https://www.youtube.com/watch?v=6E9RsL2ntuA&list=PLdjcO8otM2M-uJRGgmv3rHRqMInwHRwMd&index=42