6. レイヤ2 (Layer 2)

この章では、NRのレイヤ2（データリンク層）について解説します。レイヤ2は、SDAP, PDCP, RLC, MAC の4つのサブレイヤで構成されます。

6.1 概要 (Overview)

レイヤ2は、物理レイヤ(L1)とネットワーク層(L3, RRC)の間に位置し、主に以下の役割を担います。

• 上位レイヤからのデータ（SDU: Service Data Unit）を物理レイヤで送信可能な形式（TB: Transport Block）に処理する。
• 物理レイヤからのデータを受信し、上位レイヤへ渡す。
• QoSフローと無線ベアラのマッピング (SDAP)。
• ヘッダ圧縮、暗号化、インテグリティ保護、順序配信、重複削除 (PDCP)。
• 分割/再結合、ARQによる誤り訂正 (RLC)。
• スケジューリング、HARQによる誤り訂正、論理チャネル多重化 (MAC)。

★補足: DLでは、QoSフローがSDAPでDRBにマップされ、PDCP, RLC, MACを経て物理レイヤに渡されます。MACは複数のUEへのスケジューリングと多重化を担当します。

★補足: ULでは、UE側でQoSフローがSDAPでDRBにマップされ、PDCP, RLCを経てMACに渡されます。MACはgNBからのスケジューリング指示に従い多重化して物理レイヤに渡します。

Radio Bearerの種類:

• DRB (Data Radio Bearer): ユーザープレーンデータ用。
• SRB (Signalling Radio Bearer): コントロールプレーンデータ (RRC, NASメッセージ) 用。SRB0 (CCCH用), SRB1 (RRC+NAS用), SRB2 (NAS用, 低優先), SRB3 (特定のRRCメッセージ用) がある。

IAB (Integrated Access and Backhaul) におけるL2: IABの場合、通常のL2サブレイヤに加え、BAP (Backhaul Adaptation Protocol) サブレイヤが含まれます。BAPはIABトポロジー内でのルーティングと、バックホールRLCチャネルへのトラフィックマッピングを担当します。

6.2 MAC サブレイヤ (MAC Sublayer)

6.2.1 サービスと機能 (Services and Functions)

MACサブレイヤの主なサービスと機能は以下の通りです。

• 論理チャネルとトランスポートチャネル間のマッピング: 上位レイヤからの論理チャネルを物理レイヤのトランスポートチャネルにマッピングします。
• 多重化/逆多重化: 複数の論理チャネルからのMAC SDUを1つのトランスポートブロック (TB) に多重化、またはTBからMAC SDUを逆多重化します。
• スケジューリング情報報告: BSRなどのスケジューリングに必要な情報を上位レイヤから受け取り、送信します。
• HARQによる誤り訂正: 物理レイヤでの伝送誤りをHARQ再送により訂正します。CA時はセルごとにHARQエンティティが存在します。
• 論理チャネル優先度処理 (LCP): 1つのUE内で、論理チャネルの優先度に基づいて送信するデータを決定します。
• UE間優先度処理: 動的スケジューリングにより、複数のUE間でリソースを割り当てます。
• Padding: TBサイズを調整するためにPaddingを追加します。

★補足: 1つのMACエンティティは複数のNumerology、送信タイミング、セルをサポートできます。LCP制限により、特定の論理チャネルが使用できるNumerology/セル/タイミングを制限できます（16.1.2節参照）。

6.2.2 論理チャネル (Logical Channels)

転送する情報の種類によって定義されるチャネルです。

6.2.3 トランスポートチャネルへのマッピング (Mapping to Transport Channels)

論理チャネルとトランスポートチャネルの間のマッピング関係です。

• DL:
  • BCCH -> BCH or DL-SCH
  • PCCH -> PCH
  • CCCH -> DL-SCH
  • DCCH -> DL-SCH
  • DTCH -> DL-SCH
• UL:
  • CCCH -> UL-SCH
  • DCCH -> UL-SCH
  • DTCH -> UL-SCH

6.2.4 HARQ

物理レイヤ (L1) のエンティティ間でTBの配信を保証します。空間多重がない場合、1HARQプロセスは1TBをサポートします。空間多重がある場合、1HARQプロセスは1つ以上のTBをサポートします。

6.3 RLC サブレイヤ (RLC Sublayer)

6.3.1 転送モード (Transmission Modes)

RLCは3つの転送モードをサポートします。

• TM (Transparent Mode): RLCヘッダなし。分割/再結合なし。主にBCCH, PCCH, SRB0で使用。
• UM (Unacknowledged Mode): ARQなし。シーケンス番号付け、分割/再結合、再組立、SDU破棄をサポート。主に遅延に敏感で誤り許容度があるサービス（VoIPなど）やマルチキャスト/ブロードキャストで使用。
• AM (Acknowledged Mode): ARQあり。UMの機能に加え、再送制御、重複検出、再セグメンテーションをサポート。主に信頼性が要求されるTCPベースの通信やSRB1, SRB2, SRB3で使用。

各論理チャネルは、Numerologyや送信期間に依存せずに設定されます。AMのARQはその論理チャネルに設定された任意のNumerology/送信期間で動作可能です。

6.3.2 サービスと機能 (Services and Functions)

転送モードに応じて以下の機能を提供します。

• 上位レイヤPDU転送
• シーケンス番号付け (UM/AM)
• 誤り訂正 (ARQ) (AMのみ)
• RLC SDUの分割/再セグメンテーション (UM/AM、再セグメンテーションはAMのみ)
• SDUの再組立 (UM/AM)
• 重複検出 (AMのみ)
• RLC SDU破棄 (UM/AM)
• RLC再確立
• プロトコル誤り検出 (AMのみ)

6.3.3 ARQ

AMモードで使用される再送制御です。

• RLC Status Reportに基づいてRLC SDUまたはセグメントを再送します。
• 送信側は必要に応じてStatus Reportを要求 (Polling) します。
• 受信側はRLC SDU/セグメントの欠落を検出した場合にもStatus Reportをトリガーできます。

6.4 PDCP サブレイヤ (PDCP Sublayer)

6.4.1 サービスと機能 (Services and Functions)

PDCPサブレイヤの主なサービスと機能は以下の通りです。

• データ転送 (ユーザープレーン/コントロールプレーン)
• PDCPシーケンス番号 (SN) の維持
• ヘッダ圧縮/伸長: ROHC (Robust Header Compression), EHC (Ethernet Header Compression)
• ULデータ圧縮/伸長: UDC (DEFLATEベース)
• 暗号化 (Ciphering) / 復号 (Deciphering)
• インテグリティ保護 (Integrity Protection) / 検証 (Verification)
• タイマーベースSDU破棄
• Split bearerに対するルーティング
• 重複処理 (Duplication): 送信側での複製と受信側での重複削除
• 順序配信 (Reordering and in-order delivery)
• Out-of-order delivery (順序外配信)

★補足: PDCP COUNTのラップアラウンドは許容されないため、ネットワークはそれを防ぐ手段（ベアラ再設定など）を講じる必要があります。

6.5 SDAP サブレイヤ (SDAP Sublayer)

SDAPサブレイヤの主なサービスと機能は以下の通りです。

• QoSフローとデータ無線ベアラ (DRB) 間のマッピング。
• DL/ULパケットへのQFI (QoS Flow ID) マーキング。

PDUセッションごとに1つのSDAPエンティティが設定されます。

★補足: XR QoSフロー(PDU Setを含む)がDRB間で再マッピングされる場合、同じPDU Setに属する全てのSDAP SDUは同じDRBにマッピングされるべきです。

6.6 L2 データフロー (L2 Data Flow)

上位レイヤからのデータがL2の各サブレイヤで処理され、物理レイヤに渡されるまでの流れを示します。

★補足: この図は、異なる無線ベアラ(RBx, RBy)からのRLC PDUがMACで多重化され、1つのTBとして物理レイヤに渡される例を示しています。

6.7 キャリアアグリゲーション (CA: Carrier Aggregation)

CAの場合、L2アーキテクチャはMACレイヤでキャリアごとの処理を意識します。

• 各サービングセルに対して独立したHARQエンティティがMACに存在します。
• 空間多重がない場合、割り当て/グラントごとに、サービングセルごとに1つのTBが生成されます。
• 各TBとそのHARQ再送は単一のサービングセルにマッピングされます。

6.8 デュアルコネクティビティ (DC: Dual Connectivity)

SCG (Secondary Cell Group) が設定されている場合、UEは2つのMACエンティティを持ちます：MCG (Master Cell Group) 用とSCG用です。DC動作の詳細はTS 37.340 [21] を参照してください。

★補足: DCでは、UEはマスターノードとセカンダリノードの両方に同時に接続し、L2レベルでデータパスが分かれる (Split Bearer) または別々のベアラが異なるノードに設定されることがあります。

6.9 SUL (Supplementary Uplink)

SULが設定されている場合、UEは1つのDLに対し2つのUL（通常のULとSUL）を持ちます。ネットワークはPUSCH/PUCCH送信が時間的に重複しないように制御します。PUSCHの重複はスケジューリングで、PUCCHの重複は設定（どちらか一方のULにのみ設定）で回避されます。初期アクセスは各ULでサポートされます。

6.10 BWP (Bandwidth Adaptation)

BWP適応により、UEの送受信帯域幅をセル帯域幅より狭く調整できます。アクティブBWPはRRC、DCI、またはタイマーで切り替わります（詳細は7.8節）。

6.11 BAP (Backhaul Adaptation Protocol) サブレイヤ

IAB (Integrated Access and Backhaul) で使用されるL2サブレイヤです。

6.11.1 サービスと機能 (Services and Functions)

• データ転送
• ネクストホップへのパケットルーティング
• 上位レイヤからのパケットに対するBAP宛先とパスの決定
• ネクストホップへルーティングされるパケットに対するEgress BH RLC channelの決定
• 上位レイヤ配信トラフィックとEgressリンク配信トラフィックの区別
• フロー制御フィードバックとポーリングシグナリング
• BH RLF (Radio Link Failure) 検出/回復/指示
• BAPヘッダ書き換え

6.11.2 上位レイヤからL2へのトラフィックマッピング (Traffic Mapping from Upper Layers to Layer-2)

UL方向では、IAB-donor-CUがIAB-nodeに対し、F1トラフィックや非F1トラフィックと、適切なBAPルーティングID、ネクストホップBAPアドレス、BH RLC channel間のマッピングを設定します（F1AP経由）。デフォルト設定はRRCで提供されることもあります。

6.11.3 BAPサブレイヤ上でのルーティング、BAPヘッダ書き換え、BH-RLC-channelマッピング

BAPサブレイヤでのルーティングはBAPルーティングID（BAPアドレス + BAPパスID）に基づいて行われます。IAB-nodeは受信パケットのBAPアドレスを検査し、宛先に到達したか、またはネクストホップを決定します。特定条件下（異なるIABトポロジー間のルーティングなど）でBAPヘッダの書き換えが行われます。Egress BH RLC channelは、Ingress BH RLC channelからのマッピング設定に基づいて決定されます。

6.12 マルチTRPオペレーション (Multiple Transmit/Receive Point Operation)

Multi-TRPオペレーションにより、サービングセルは2つのTRPからUEをスケジュールでき、カバレッジ、信頼性、データレートを向上させます。

• 動作モード: Single-DCIモードとMulti-DCIモードがあります。
• PDCCH: PDCCH繰り返し送信またはSFNベースPDCCH送信がサポートされます。
• PUSCH/PUCCH繰り返し: 同じ内容を2つのTRPに向けて送信します。
• Inter-cell Multi-TRP: 他のセルのPCIを持つTRPからのMulti-DCI PDSCH送信が可能。TAGも複数設定されることがあります。
• STxMP (Simultaneous Transmission with Multi-Panel): Single-DCIで、PUSCHの異なるレイヤを異なるTRPへ、または同じレイヤを両TRPへ送信します。