LTE 무선 프로토콜 기본 구조

 LTE 무선망(Radio Access Network, RAN)은 각각의 QoS (Quality-of-Service) 요구 사항을 가진 IP 패킷들에 대하여 하나 혹은 복수 개의 무선 베어러 (radio bearer)를 제공한다. 이 때 무선 베어러란, 무선망 내부에서 이루어지는 데이터 전송 서비스를 일컫는 용어이다. LTE 네트워크의 트래픽 흐름은 사용자 평면 (user plane)과 제어 평면 (control plane)으로 나뉜다.

• 사용자 평면 (user plane) : 사용자 데이터가 전송되는 프로토콜 평면 
• 제어 평면 (control plane) : 제어 데이터, 혹은 시그널링 데이터가 전송되는 프로토콜 평면 

LTE 무선망 프로토콜

 사용자 평면인지, 아니면 제어 평면인지에 따라 거치게 되는 프로토콜 스택에 차이가 있으나, 많은 프로토콜 엔티티들이 사용자/제어 평면에 대하여 공통이다.

그림 1-1. LTE 무선망 사용자 평면 프로토콜 구조

 

그림 1-2. LTE 무선망 제어 평면 프로토콜 구조

 각 무선망 프로토콜의 명칭 및 기능은 아래 표와 같다. 

무선망 프로토콜	기능
NAS (Non-Access Stratum)	- UE와 MME 사이에서 이동성 관리 및 베어러 제어
RRC (Radio Resource Control)	- 무선 시그널링 연결 제어 - 셀 선택/재선택, Measurement 설정 및 보고
PDCP (Packet Data Convergence Protocol)	- IP 헤더 압축 - 전송 데이터 암호화 및 무결성 보호
RLC (Radio Link Control)	- Segmentation/Concatenation - 재전송 관리 - Duplicate 검출
MAC (Medium Access Control)	- 논리채널 다중화 - HARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) 재전송 - 상향링크/하향링크 스케줄링
PHY (PHYsical layer)	- 코딩(coding), 변조(modulation) - 안테나 및 자원 매핑

LTE 무선망 프로토콜 구조 및 역할을 하향링크를 예시로 나타내면 아래와 같다.

그림 2. LTE 무선망 프로토콜 구조 및 역할

 LTE 데이터 흐름은 OSI 7계층에서와 마찬가지로, 하위 계층 프로토콜에서 상위 레벨 프로토콜로부터 SDU (service data unit)를 수신하게 되면 새로운 헤더를 부착하여 또다시 그 밑의 하위 계층 프로토콜로 전달하는 형태이다. 상위 계층 프로토콜로 전달되는 경우에는 반대의 순서로 (즉, 헤더를 제거하면서 상위 계층으로 전달하는 형태) 전달된다.

 

그림 3. LTE 데이터 구조

 

참고자료
- Erik Dahlman 등, 『4G LTE 프로부터 5G Road까지』, 조봉열, 김진영 공역, 홍릉과학출판사