Tổng Hợp: Mô Hình Giao Thức Vô Tuyến (Radio Protocol Stack) — LTE

Tài liệu tổng hợp về LCID (Logical Channel Identifier — Số Nhận Dạng Kênh Logic), DCCH (Dedicated Control Channel — Kênh Điều Khiển Riêng), SRB/DRB (Signalling/Data Radio Bearer — Kênh Mang Vô Tuyến Báo Hiệu/Dữ Liệu), và toàn bộ ngăn xếp giao thức (protocol stack) trong LTE (Long Term Evolution).

1. Ngăn Xếp Giao Thức Đầy Đủ (Full Protocol Stack)

Ngăn xếp giao thức vô tuyến trên giao diện Uu (giữa UE — User Equipment và eNodeB) tách thành hai mặt phẳng song song:

   CONTROL PLANE (C-Plane)              USER PLANE (U-Plane)
   ─────────────────────                ────────────────────
        NAS                                   IP (Internet Protocol)
   (Non-Access Stratum)                              │
         │                                        │
        RRC                                        │
  (Radio Resource Control)                         │
         │                                        │
   ┌─────┴─────┐                            ┌─────┴─────┐
   │   PDCP    │                            │   PDCP    │
   │(Packet Data│                           │(Packet Data│
   │Convergence │                           │Convergence │
   │ Protocol) │                            │ Protocol) │
   └─────┬─────┘                            └─────┬─────┘
         │                                        │
   ┌─────┴─────┐                            ┌─────┴─────┐
   │    RLC    │                            │    RLC    │
   │(Radio Link │                           │(Radio Link │
   │ Control)  │                            │ Control)  │
   └─────┬─────┘                            └─────┬─────┘
         │                                        │
    (dùng chung MAC + PHY bên dưới cho cả 2 plane)
         └────────────────┬───────────────────────┘
                         MAC
              (Medium Access Control)
                          │
                         PHY
                    (Physical Layer)

• C-Plane: mang báo hiệu — NAS, RRC → dùng SRB (Signalling Radio Bearer)
• U-Plane: mang dữ liệu người dùng — gói IP → dùng DRB (Data Radio Bearer)
• MAC và PHY là hai lớp dùng chung cho cả hai mặt phẳng.

2. Sơ Đồ Chi Tiết Kèm Các Loại Kênh (Channel)

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    NAS (Non-Access Stratum)                      │   Layer 3
│              EMM / ESM — báo hiệu giữa UE và MME                 │
│  (EMM = EPS Mobility Management, ESM = EPS Session Management,   │
│   EPS = Evolved Packet System, MME = Mobility Management Entity) │
└──────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
                                │
┌──────────────────────────────▼────────────────────────────────────┐
│                RRC (Radio Resource Control)                       │   Layer 3
│   Thiết lập/cấu hình Radio Bearer, đo lường, mobility, security   │
└──────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
                                │
              ══════ RADIO BEARER (Kênh mang vô tuyến) ══════
        SRB0 │ SRB1 │ SRB2  (báo hiệu)   ║   DRB1, DRB2, DRB3...  (dữ liệu)
                                │
┌──────────────────────────────▼────────────────────────────────────┐
│           PDCP (Packet Data Convergence Protocol)                 │   Layer 2
│  Nén header, mã hóa (ciphering), toàn vẹn (integrity)             │
│  ⚠ SRB0 KHÔNG đi qua PDCP (dùng RLC-TM trực tiếp)                 │
└──────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
                                │
┌──────────────────────────────▼────────────────────────────────────┐
│              RLC (Radio Link Control)                              │   Layer 2
│    Chế độ TM/UM/AM (Transparent/Unacknowledged/Acknowledged Mode) │
│              — phân đoạn, ARQ, sắp xếp lại thứ tự                  │
└──────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
                                │
                  ══════ LOGICAL CHANNEL (Kênh logic) ══════
                    BCCH │ PCCH │ CCCH │ DCCH │ DTCH │ MCCH │ MTCH
                                │
┌──────────────────────────────▼────────────────────────────────────┐
│                MAC (Medium Access Control)                        │   Layer 2
│   Ghép kênh (multiplexing), lập lịch (scheduling), HARQ, LCID     │
│  (HARQ = Hybrid Automatic Repeat reQuest)                         │
└──────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
                                │
                 ══════ TRANSPORT CHANNEL (Kênh truyền tải) ══════
                     BCH │ PCH │ RACH │ UL-SCH │ DL-SCH │ MCH
                                │
┌──────────────────────────────▼────────────────────────────────────┐
│                    PHY (Physical layer)                            │   Layer 1
│      Điều chế (modulation), mã hóa kênh, ánh xạ tài nguyên OFDM    │
│      (OFDM = Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)          │
└──────────────────────────────┬────────────────────────────────────┘
                                │
                 ══════ PHYSICAL CHANNEL (Kênh vật lý) ══════
     Downlink:  PBCH │ PDCCH │ PCFICH │ PHICH │ PDSCH │ PMCH
     Uplink:    PRACH │ PUCCH │ PUSCH

Giải thích tên viết tắt các kênh

Logical channel (ranh giới RLC ↔ MAC):

Transport channel (ranh giới MAC ↔ PHY):

Physical channel (kênh vật lý thật sự trên sóng):

Nguyên tắc chung: mỗi ranh giới giữa hai lớp có một loại kênh riêng làm điểm truy nhập dịch vụ (SAP — Service Access Point): RLC↔MAC dùng logical channel, MAC↔PHY dùng transport channel, còn physical channel là tài nguyên vô tuyến thật (tần số/thời gian/mã) mà PHY dùng để truyền transport channel qua sóng.

3. DCCH (Dedicated Control Channel) — Chi Tiết

Định nghĩa: kênh logic mang thông tin báo hiệu riêng (dedicated) cho từng UE cụ thể (khác với kênh chung dùng để broadcast).

Đặc điểm:

• Point-to-point, hai chiều (bidirectional)
• Chỉ tồn tại khi UE ở trạng thái RRC_CONNECTED
• Mang cả RRC signalling lẫn NAS signalling (EMM/ESM)
• Cả SRB1 và SRB2 đều được ánh xạ qua cùng một kênh logic DCCH — chỉ khác nhau ở LCID

4. LCID (Logical Channel Identifier) — Bảng Giá Trị (3GPP TS 36.321)

Trường 5-bit trong MAC (Medium Access Control) subheader, cho biết SDU (Service Data Unit) thuộc kênh logic nào.

Quy ước SRB vs DRB

Khác với SRB, giá trị LCID của DRB không cố định — mạng chủ động gán trong bản tin RRCConnectionReconfiguration (IE RadioResourceConfigDedicated → drb-ToAddModList → logicalChannelIdentity). Muốn biết chắc LCID nào ứng với DRB nào, phải tra ngược bản tin RRC Reconfiguration gần nhất.

5. Ví Dụ Ứng Dụng Thực Tế

5.1. SMS over SGs (SGs = giao diện giữa MME và MSC — Mobile Switching Center)

• SMS được đóng gói trong NAS message (UPLINK/DOWNLINK NAS TRANSPORT), RRC chuyển qua SRB2
• → LCID = 2, vì đây là bản tin NAS không khẩn cấp, gửi sau khi kích hoạt bảo mật (security activation)

5.2. SMS over IP + VoIP (VoLTE)

Cả hai đều là dịch vụ IMS (IP Multimedia Subsystem), đi qua DRB (không phải SRB):

SMS over IP và phần báo hiệu SIP của VoLTE dùng chung một bearer (QCI 5) → cùng LCID. Phần thoại thực (RTP) dùng bearer QCI 1 riêng, chỉ tồn tại khi có cuộc gọi.

6. Radio Bearer vs EPS Bearer — Phân Biệt Phạm Vi

UE ──(Uu, Radio Bearer: SRB/DRB)── eNodeB ──(S1-MME)── MME
                            └──(S1-U, GTP-U)──── SGW ──(S5/S8)── PGW
                                        └── EPS Bearer (toàn trình, UE → PGW) ──┘

• Radio Bearer (SRB/DRB): chỉ tồn tại trên đoạn Uu (UE ↔ eNodeB)
• EPS Bearer (Evolved Packet System Bearer): kéo dài từ UE đến PGW (Packet Data Network Gateway), bao gồm cả phần mạng lõi
• Một EPS Bearer tương ứng 1:1 với một DRB ở phần vô tuyến, nhưng khác phạm vi
• S1-U mang GTP-U (GPRS Tunneling Protocol – User plane) — nơi DRB “nối tiếp” sang EPS Bearer

7. Mở Rộng: 5G NR (New Radio)

5G NR có thêm một lớp mới phía trên PDCP, không tồn tại trong LTE:

SDAP (Service Data Adaptation Protocol) → PDCP → RLC → MAC → PHY

• SDAP: ánh xạ QoS Flow (luồng chất lượng dịch vụ) vào DRB
• LCID trong 5G NR (TS 38.321) dùng 6 bit (thay vì 5 bit như LTE)

8. Ghi Chú: Lọc DRB Trong Wireshark

Chỉ áp dụng cho capture ở tầng RAN (RLC-LTE/MAC-LTE dissector), không áp dụng cho capture IP thông thường:

# Lọc theo channel type = DRB
rlc-lte.channel-type == "DRB"

# Lọc DRB cụ thể (ví dụ DRB 1)
rlc-lte.channel-type == "DRB" && rlc-lte.channel-id == 1

# Cho 5G NR
rlc-nr.channel-type == "DRB"

Cần cấu hình LCID → DRB Mapping Table trong Edit → Preferences → Protocols → MAC-LTE để Wireshark tự động gọi đúng dissector RLC-LTE cho các SDU này.

9. Bảng Tra Cứu Nhanh (Quick Reference)