MAC

스펙 · 릴리즈

TS 36.321 (E-UTRA MAC) — §5.1 랜덤 액세스, §5.2 TA 유지, §5.3–5.4 DL/UL-SCH와 HARQ, §5.4.4 SR, §5.4.5 BSR, §5.4.6 PHR, §5.7 DRX, §6 PDU 형식

Rel-8~ (Rel-10 CA 확장 PHR·활성화 CE, Rel-12 DC, Rel-13 eMTC/NB-IoT)

한눈에 보기

MAC(Medium Access Control)은 무선 자원이라는 "공유 도로"의 교통정리를 맡습니다.

• 스케줄링: 기지국 MAC이 1 ms마다 누구에게 얼마나 줄지 결정합니다.
• 다중화: 여러 논리 채널(음성, 데이터, 제어)의 데이터를 하나의 전송 블록에 담습니다.
• HARQ: 깨진 블록을 빠르게 재전송합니다.
• 단말 보고: 단말 MAC은 "보낼 데이터가 얼마나 있다(BSR)", "전력 여유가 얼마다(PHR)", "자원을 주세요(SR)"를 기지국에 알립니다.
• 랜덤 액세스, TA(타이밍) 유지, DRX(절전)도 MAC 기능입니다.

MAC PDU 구조

| MAC 헤더 (서브헤더 R/F2/E/LCID/F/L × n) | MAC CE 1 | MAC CE 2 | MAC SDU 1 | MAC SDU 2 | … | 패딩 |

LTE MAC은 서브헤더들을 맨 앞에 모아서 둡니다. 각 서브헤더의 LCID(5비트)가 뒤따르는 내용이 무엇인지 알려줍니다.

하향(DL-SCH) LCID

LCID	내용
0	CCCH
1–10	논리 채널 (SRB1, SRB2, DRB…)
27 (11011)	Activation/Deactivation (SCell, Rel-10)
28 (11100)	UE Contention Resolution Identity (Msg4)
29 (11101)	Timing Advance Command
30 (11110)	DRX Command
31 (11111)	패딩

상향(UL-SCH) LCID

LCID	내용
0	CCCH
1–10	논리 채널
25 (11001)	Extended PHR (CA, Rel-10)
26 (11010)	Power Headroom Report
27 (11011)	C-RNTI (Msg3에서 연결 상태 단말 식별)
28 (11100)	Truncated BSR
29 (11101)	Short BSR
30 (11110)	Long BSR
31 (11111)	패딩

상향 스케줄링 요청 흐름

sequenceDiagram
    participant UE
    participant eNB
    Note over UE: 새 데이터 도착, UL 자원 없음
    UE->>eNB: SR (PUCCH, 1비트 "자원 주세요")
    eNB->>UE: DCI 0 (작은 UL grant)
    UE->>eNB: PUSCH: BSR + 데이터 일부
    Note over eNB: 버퍼 크기 파악
    eNB->>UE: DCI 0 (충분한 UL grant)
    UE->>eNB: PUSCH: 나머지 데이터

SR 자원이 설정되지 않았거나 SR을 dsr-TransMax번 보내도 응답이 없으면, 단말은 랜덤 액세스로 자원을 요청합니다.

주요 MAC CE

MAC CE	방향	내용
BSR (Short/Truncated/Long)	UL	논리 채널 그룹(LCG 0–3)별 버퍼 크기 (6비트 인덱스 → 0 ~ 150 kB 이상)
PHR	UL	최대 전력 대비 남은 전력 여유 (−23 ~ +40 dB, 1 dB 단위)
C-RNTI	UL	경쟁 기반 RA의 Msg3에서 자기 식별
Timing Advance Command	DL	TA 조정값 (6비트, ±31 × 16 Ts 단위)
UE Contention Resolution Identity	DL	Msg3의 CCCH SDU 앞 48비트를 돌려줌 → 경쟁 해결
DRX Command	DL	즉시 DRX 진입
Activation/Deactivation	DL	SCell 활성화 (CA)

논리 채널 우선순위 (LCP)

UL grant를 받은 단말은 다음 순서로 바이트를 나눕니다.

1. 우선순위(priority)가 높은 논리 채널부터, 각 채널의 PBR(Prioritised Bit Rate) 만큼 (토큰 버킷 \(B_j\))
2. 남는 자원은 다시 우선순위 순서로, 데이터가 바닥날 때까지
3. MAC CE 우선순위: C-RNTI / UL-CCCH > BSR(패딩 BSR 제외) > PHR > 일반 데이터 > 패딩 BSR

PBR 덕분에 낮은 우선순위 채널도 완전히 굶지는 않습니다.

전문가 노트 — 타이머와 경계 조건

TA 유지. RAR의 TA는 11비트(0–1282, 단위 16 Ts ≈ 0.52 µs → 최대 약 0.67 ms, 셀 반경 약 100 km). 이후 MAC CE의 6비트 TA는 상대 조정값 \(N_{TA,new} = N_{TA,old} + (T_A - 31)\times 16\)입니다. timeAlignmentTimer(500 ms – 10240 ms 또는 infinity)가 만료되면 단말은 상향 동기를 잃은 것으로 보고 PUCCH/SRS 자원을 해제하고 HARQ 버퍼를 비웁니다. 이후 UL 송신 전에 RA가 필요합니다.

BSR 트리거. - Regular BSR: 버퍼가 비어 있던 LCG에 데이터 도착, 또는 더 높은 우선순위 데이터 도착, 또는 retxBSR-Timer 만료 → SR을 트리거함 - Periodic BSR: periodicBSR-Timer 만료 - Padding BSR: 패딩 공간이 BSR보다 클 때

PHR 트리거. prohibitPHR-Timer 만료 상태에서 경로 손실이 dl-PathlossChange dB 이상 변화, 또는 periodicPHR-Timer 만료, 또는 설정·재설정 시. \(PH = P_{CMAX,c} - \{10\log_{10}(M_{PUSCH}) + P_{O\_PUSCH} + \alpha \cdot PL + \Delta_{TF} + f\}\) (Type 1). CA/DC에서는 셀별 PH를 담는 Extended PHR, Type 2(PUCCH+PUSCH) PH가 쓰입니다.

SR 설정. sr-PUCCH-ResourceIndex, sr-ConfigIndex(주기 1–80 ms, Rel-9 이후 1 ms·2 ms 포함), dsr-TransMax(4–64). sr-ProhibitTimer로 연속 SR을 제한합니다.

HARQ 엔터티. CA에서는 서빙 셀마다 HARQ 엔터티가 따로 있습니다. LTE UL은 동기식이라 서브프레임 번호로 프로세스가 결정됩니다(FDD: 8개, TTI bundling 시 4개).

MAC 리셋. 핸드오버, 재수립 시 MAC은 리셋되어 HARQ 버퍼를 비우고 타이머를 멈춥니다. 데이터 손실은 RLC AM과 PDCP 상태 보고가 복구합니다.

관련 페이지

• HARQ
• 랜덤 액세스
• DRX
• 스케줄링
• RLC