프로토콜 스택 개요 (CP · UP)

스펙 · 릴리즈

무선 프로토콜 구조: TS 36.300 §4.3, §5–6 · 채널 매핑: TS 36.300 §5.3, §6.1.3, TS 36.321 §4.5 · L2 구조 그림: TS 36.300 §6

Rel-8~

한눈에 보기

LTE 무선 구간의 프로토콜은 계층으로 나뉩니다. 위에서부터 차례로 데이터를 포장하고, 받는 쪽에서는 거꾸로 풀어냅니다.

계층	한 줄 요약
NAS	단말 ↔ MME 대화 (접속, 인증, 위치 등록, 세션)
RRC	단말 ↔ 기지국 무선 연결 제어 (연결, 설정, 측정, 핸드오버)
PDCP	헤더 압축, 암호화, 순서 정렬
RLC	쪼개고 붙이기, 재전송(ARQ)
MAC	스케줄링, 다중화, HARQ
PHY	코딩, 변조, 실제 전파 송수신

PDCP·RLC·MAC을 묶어 L2(계층 2), RRC를 L3, PHY를 L1이라고 부릅니다.

사용자 평면과 제어 평면

위: 사용자 평면 — IP 패킷은 eNB에서 GTP-U 터널로 S-GW에 전달됩니다. 아래: 제어 평면 — RRC는 eNB에서 끝나고, NAS는 RRC 메시지 안에 실려 MME까지 갑니다.

세 종류의 채널

계층 사이의 서비스 접점마다 "채널"이라는 이름이 붙습니다.

채널 종류	위치	기준	예
논리 채널	RLC ↔ MAC	무엇을 보내는가 (정보 종류)	BCCH, PCCH, CCCH, DCCH, DTCH
전송 채널	MAC ↔ PHY	어떻게 보내는가 (전송 형식)	BCH, PCH, DL-SCH, UL-SCH, RACH
물리 채널	PHY	어디에 보내는가 (시간·주파수 자원)	PBCH, PDSCH, PDCCH, PUSCH, PUCCH, PRACH

flowchart TB
    subgraph DL[하향]
        direction TB
        BCCH --> BCH --> PBCH
        BCCH --> DLSCH[DL-SCH]
        PCCH --> PCH --> PDSCH
        CCCH_D[CCCH] --> DLSCH
        DCCH_D[DCCH] --> DLSCH
        DTCH_D[DTCH] --> DLSCH
        MCCH --> MCH --> PMCH
        MTCH --> MCH
        DLSCH --> PDSCH
    end
    subgraph UL[상향]
        direction TB
        CCCH_U[CCCH] --> ULSCH[UL-SCH]
        DCCH_U[DCCH] --> ULSCH
        DTCH_U[DTCH] --> ULSCH
        ULSCH --> PUSCH
        RACH --> PRACH
    end

BCCH는 두 갈래입니다. MIB는 BCH → PBCH로, SIB들은 DL-SCH → PDSCH로 갑니다. PDCCH, PCFICH, PHICH, PUCCH는 전송 채널 없이 물리계층 제어 정보(DCI, CFI, HI, UCI)만 나릅니다.

시그널링 무선 베어러 (SRB)

SRB	논리 채널	RLC 모드	실어 나르는 것
SRB0	CCCH	TM	RRC 연결 요청·설정·거절, 재수립 (보안 전)
SRB1	DCCH	AM	대부분의 RRC 메시지, 초기 NAS 메시지
SRB2	DCCH	AM	NAS 메시지 (SRB1보다 낮은 우선순위). 보안 활성화 후 설정
SRB1bis	DCCH	AM	NB-IoT의 보안 전 시그널링 (Rel-13)

데이터 포장 과정

flowchart TB
    IP[IP 패킷] --> P["PDCP PDU = PDCP 헤더 + (ROHC 압축 헤더 + 암호화된 페이로드)"]
    P --> R["RLC PDU = RLC 헤더 + PDCP PDU 일부 또는 여러 개"]
    R --> M["MAC PDU = MAC 서브헤더들 + MAC CE + RLC PDU들 + 패딩"]
    M --> T["전송 블록 (TB) → PHY: CRC · Turbo · 변조"]

한 계층의 출력(PDU)이 아래 계층의 입력(SDU)이 됩니다.

전문가 노트 — 계층 간 상호작용

• RLC PDU 크기는 MAC이 정합니다. MAC이 스케줄링으로 받은 TB 크기에 맞춰 각 논리 채널에 바이트를 나눠주면(LCP), RLC는 그 크기에 맞게 분할·연결해서 PDU를 만듭니다. 그래서 LTE RLC는 전송 직전에야 PDU를 완성할 수 있습니다(NR은 이 제약을 없앰).
• RRC는 모든 하위 계층을 설정합니다. RadioResourceConfigDedicated 안에 SRB/DRB 추가·수정(srb-ToAddModList, drb-ToAddModList), MAC 설정(mac-MainConfig), 물리 설정(physicalConfigDedicated)이 들어 있습니다.
• 보안 경계. 무결성 보호는 PDCP의 SRB에만, 암호화는 SRB·DRB 모두에 적용됩니다. NAS 보안은 별도로 MME와의 사이에 적용되므로 NAS 메시지는 이중 보호됩니다.
• RLF 감지는 여러 계층에서. PHY의 동기 이탈(out-of-sync, N310/T310), MAC의 RA 실패, RLC의 최대 재전송 도달 중 하나가 일어나면 RRC가 RLF를 선언하고 재수립을 시도합니다.
• NR과의 차이. NR은 PDCP 위에 SDAP(QoS 플로우 → DRB 매핑)가 추가되고, RLC의 연결(concatenation)과 순서 정렬이 사라졌으며, MAC 서브헤더가 각 서브PDU 앞에 붙는 구조로 바뀌었습니다. → NR 프로토콜 스택

관련 페이지

• MAC · RLC · PDCP · RRC · NAS
• E-UTRAN과 EPC