Was ist der Zweck des Layer 3-Protokolls in 5G (NR)?

Ⅰ、Protokollensind die Regeln und Normen, die definieren, wie Daten über ein Netzwerk verbunden, übertragen und verwaltet werden.Auf dem Gebiet der Kommunikationsprotokolle gewährleisten, dass Hardware und Software harmonisch über verschiedene Endbenutzergeräte und -infrastrukturen hinweg funktionieren, und sie steuern alles von der Bildung, Übertragung und Empfang von Paketen bis hin zur sicheren und effizienten Verbindung und Kommunikation von Geräten.

Ⅱ、Warum sind Protokolle notwendig?Dies liegt an den folgenden Gründen:

• Interoperabilität:Protokolle standardisieren die Kommunikation zwischen verschiedenen Systemen und Geräten und stellen sicher, dass sie ohne Diskriminierung mit Informationen (Signalgebung) interagieren können.
• Effizienz des Systems:Optimierte Protokolle ermöglichen eine bessere Nutzung der Netzwerkressourcen, senken die Kosten und verbessern die Servicequalität.
• Systemsicherheit:Die Protokolle enthalten Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz der Integrität, Vertraulichkeit und Authentizität der Daten.
• SkalierbarkeitStandardisierte Protokolle unterstützen die Erweiterung von Netzwerkfunktionen, ohne dass wesentliche Änderungen an der Kernnetzwerkstruktur erforderlich sind.

Ⅲ、Die Protokollschichtungin dem 5G-Netzwerksystem (NR) die Protokollstruktur für die Schichtverwaltung, allgemein verwendete Schichtdrei-Architektur für die Schichten L1, L2 und L3.Diese Struktur unterstützt die modulare Organisation von Netzwerkfunktionen, vereinfacht die Konzeption, Implementierung und Fehlerbehebung; die Rolle jeder Schicht ist wie folgt:

3.1 L1 (physikalische Schicht)

• Zweck:Die physische Schicht ist für die Übertragung und den Empfang von Roh-Bit-Streams über physische Medien verantwortlich, insbesondere die Umwandlung digitaler Bits in Signale und umgekehrt.

• Zu den Funktionen der physischen Schicht 5G gehören hauptsächlich:

❶Wellenformgenerierung:Die Verwendung von OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) ermöglicht eine effiziente und störungsbeständige Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung.
❷Modulation und Demodulation:Das Signalbildungsverfahren und das Modulationsschema (z. B. QPSK, QAM) sind gemäß den Netzbedingungen zu bestimmen.
❸Fehlerkorrektur der Daten:Techniken wie die vorläufige Fehlerkorrektur werden zur Verbesserung der Datenintegrität ohne Weiterleitung eingesetzt.

3.2 L2 (Datenverbindungsschicht)

• Zweck:Die Datenverbindungsschicht stellt sicher, dass Daten zuverlässig über das physische Netzwerk übertragen werden, ermöglicht die Organisation von Daten in Frames und erkennt/löset Fehler, die auf der physischen Schicht auftreten.

• 5G-Datenverbindungssubschicht:

❶MAC (Medienzugangssteuerung):Verwaltet und unterhält die Steuerung des Funkkanals und multiplexiert Datenströme aus verschiedenen Quellen.

❷RLC (Radio Link Control):Verbessert die Zuverlässigkeit durch Segmentierung und Reorganisation von Paketen und steuert die Fehlerkorrektur durch ARQ (Automatic Repeat Request).

❸PDCP (Packet Data Convergence Protocol) (Konvergenzprotokoll für Datenpakete):Komprimiert Überschriften und sorgt für Verschlüsselung und Integritätsprüfung, um die Sicherheit der Benutzerdaten zu gewährleisten.

3.3 L3 (Netzwerkschicht)

• Zweck:Die Netzwerkschicht ist für die Übertragung von Paketen vom Quellhost an den Zielhost auf der Grundlage der Adresse des Pakets verantwortlich.Es definiert den Weg des Pakets vom Absender zum Empfänger.
• Schlüsselfunktionen in 5G:

❶IP-Routing und Transport:Verwaltet die Paketweiterleitung, einschließlich Adressierung, Routing und Flusssteuerung.
❷Sitzungsmanagement:Verwaltet die Einrichtung und Wartung von Netzwerkverbindungen.
❸Mobilitätsmanagement:Handhabung der für die Bewegung von Geräten zwischen Sektoren oder Netzwerken erforderlichen Vorgänge, wobei laufende Sitzungen beibehalten werden.