LTE PDCP 프로토콜

앞선 포스팅(LTE 무선 프로토콜 기본 구조)에서 LTE 무선망 프로토콜 구조에 대해 간단히 알아보았다. 오늘은 LTE PDCP (Packet Data Convergence Protocol)의 역할에 대해서 알아보자.

LTE PDCP의 기본적인 역할은 다음과 같다.

• Sequence Numbering
• IP 헤더 압축
• 암호화 및 제어 평면에 대한 무결성 보호

IP 헤더 압축

PDCP는 IP 헤더 압축을 수행하여 전송할 비트 수를 줄인다. 헤더 압축 알고리즘은 다른 여러 이동통신 기술에도 사용되는 ROHC (RObust Header Compression)을 기반으로 한다. IP 헤더 크기는 IPv4의 경우 20-60 바이트, IPv6의 경우 (Extention Header가 없는 경우) 40 바이트이다. "패킷의 극히 일부분에 속하는 IP 헤더를 압축한다고 큰 의미가 있을까?" 라고 생각할 수 있으나, VoIP, 게임과 같은 실시간성 어플리케이션의 경우, 메시지의 크기가 작기 때문에 상대적으로 IP 헤더 크기가 차지하는 비중이 커져 IP 헤더를 압축하는 것이 전송할 비트 수를 줄이는데 큰 역할을 할 수 있다.
ROHC의 기본적인 동작 방식은, 특정 세션에서 지속적으로 패킷을 송수신 하는 과정에서 변하지 않는 IP 헤더 구성요소들 (Source/Destination IP, Version, IHL) 등을 제거하여 IP 헤더의 크기를 줄이는 것이다. IP 헤더 압축은 LTE에서 작은 사이즈의 메세지를 빠른 주기로 전송하는 VoLTE에 유용하게 사용된다.

암호화 및 제어 평면 무결성 보호

PDCP SDU에 대해 암호화를 진행하고, PDCP에 암호판독에 필요한 정보를 포함한다. 또한 제어 평면에 대한 무결성 보호를 담당하여 제어 메시지가 올바른 출처에서 비롯된 것임을 보장한다.



또한 PDCP는 eNodeB 내 핸드오버에서, 순차적인 전달 및 중복 제거 처리에 중요한 역할을 한다. 핸드오버 시, 전달되지 않은 하향링크 데이터 패킷은 핸드오버 이전 eNodeB의 PDCP로부터 핸드오버 이후 eNodeB로 포워딩 된다. 단말 내의 PDCP 엔티티 역시 HARQ 버퍼가 핸드오버 시에 flush되는 것에 따라 eNodeB에 아직 전달되지 않은 모든 상향링크 패킷의 재전송을 처리한다.



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