生命不息，提速不止。4G时代，百兆、双百兆、300兆速率的广告比比皆是，现在1Gbps也要来了。本系列5篇文章将围绕4G速率做系统介绍，包括数据传输流程、终端等级、速率计算、如何达到1Gbps。本文是第一篇，讲述用户数据在空口的传输流程。
2009年1月，瑞典运营商TeliaSonera宣布商用4G LTE网络，建成全球首个4G商用网络；
2013年12月，中国移动宣布商用4G网络，速率超百兆，成为国内首家4G网络运营商；
2014年12月，韩国SK电信宣布商用4G+ LTE-A网络，速率达300M每秒，是全球首个4G+商用运营商；
到2016年7月，全球已有170个国家521个运营商商用4G网络，69个国家147个运营商商用4G+网络。4G发展如火如荼。
然而也是从2016年起，各领先运营商、网络厂商、终端厂商携5G强势袭来，4G已成强弩之末？当然不是，4G时代，我们看到了百兆、双百兆、300兆网络速率的大幅广告，现在，4G要放出最后一个大招：1Gbps。
1Gbps到底是什么鬼？为此，小编将围绕4G速率用5篇文章娓（luo）娓（suo）道（luo）来（suo）。等等，前四篇和1Gbps有半毛钱关系？是为了凑字数吧？
第一发：4G网络数据传输流程之从“小视频”到“传输块”
Alice和Bob是好朋友，他们用的都是中国某动比快更快4G+网络。某天：
从此世界少了一个科学家，多了一个攻城狮。若干天后，Bob通信大讲堂开课了：
在4G高速网路下，Alice和Bob互传小视频是分分钟的事，可是拨开台前看幕后，小视频经历了九曲十八弯才从Alice手中传到Bob眼里。
小视频首先从Alice的手机通过4G无线接入网络（其实就是我们通常说的4G网络）上传到4G基站（eNB），然后通过基站相继转发到SGW和PDN-GW，SGW和PDN-GW是4G核心网的两个网元，负责路由和转发用户产生的IP数据包。小视频通过PDN-GW进入Internet，遨游一圈后再次通过PDN-GW和SGW传到Bob所在的4G基站，由Bob下载到自己的手机中。
在整个传输过程中，Alice上传和Bob下载小视频是通过4G网络，那么在4G网络里，小视频都经历了什么？听小编继续分（xia）析（bai）。
Alice和Bob（用户）与他们的4G基站传输小视频（数据）是按照事先定义好的步骤和准则执行的，我们把这些步骤和准则的集合称为接口，由于小视频是通过无线链路传输的，所以把这个接口称为空中接口，简称空口。和1984年ISO定义的7层网络参考结构类似，空口也是一层一层的，在传输用户数据时可认为有两层（用户面）：L1物理层、L2数据链路层，L2又包括PDCP、RLC、MAC三个子层。当然这里层是逻辑概念上的，不像千层蛋糕一样看得见、掰的开。
Alice的小视频就是应用层的微信产生的数据，在IP层被分段，每段增加一个IP包头后传递到L2的PDCP子层，其中每个IPv4包头最小20Byte，最大60Byte，IPv6包头40Byte。之后各层对小视频的处理如下。
L2的PDCP子层(Packet Data Convergence Protocol，分组数据汇聚协议），主要功能是对上层的IP包进行IP包头压缩和解压，以及数据加密和解密。PDCP只处理IP数据，在3G时代可有可无，到了4G时代，由于网络全IP化，PDCP不可或缺，实现了从跑龙套到主角的华丽变身。例如，对一个含有32Byte有效载荷的VoIP分组，IPv4报头增加40Byte，IPv6报头增加60Byte，即125%和188%的开销。在PDCP层采用ROHC报头压缩技术后，这一开销可被压缩成4～6个字节，即12.5%～18.8%的相对开销，资源利用率大幅提升。
Alice手机的PDCP层收到包含小视频分段的IP包后，对每一个IP包进行包头压缩、数据加密后，添加一个PDCP包头，传递到RLC子层。
L2的RLC子层（Radio Link Control，无线链路控制），主要功能是将PDCP子层传下来的数据包进行重排序，以及分割、重组、级联，同时通过ARQ机制进行错误检测、重传。RLC子层有3种工作模式：透明模式（TM），非确认模式（UM），确认模式（AM）。
1、透明模式（TM）最简单，不需要RLC层进行任何处理，用于随机接入等特殊目的；
2、非确认模式（UM）支持数据包丢失检测，并提供分组数据包的排序和分割，重组，级联，适用于高层提供数据的顺序传送，且无需重传丢失的数据，典型地用于VoIP等时延敏感业务；
3、确认模式（AM）是最复杂的模式，除了支持UM模式的特征外，还要支持ARQ机制，即在检测到丢包时重传数据包。一般来讲，AM模式用于TCP业务，如文件传输，这类业务主要关心数据的无错传输。
此时，Alice手机的RLC子层将包含小视频分段的PDCP数据包重排序、分割、重组、级联为一个或多个RLC层数据单元，每个RLC数据单元添加一个包头形成RLC数据包（RLC包头大小至少10bit，其中含有RLC数据包的序列号），传递到MAC子层。
L2的MAC子层（Medium Access Control，介质访问控制），主要功能是对RLC子层数据（又叫逻辑信道）复用和解复用，进行调度和优先级处理（下行方向是多个用户之间优先级处理；上行方向是同一用户不同逻辑信道的优先级处理），基于HARQ机制的纠错等。
Alice手机的MAC子层这时收到包含小视频的RLC层数据包，还有包含老板邮件的RLC层数据包，将这两部分数据复用，添加一个MAC帧头形成MAC帧（又叫传输信道），同时启动HARQ模式，确保小视频不传错，不丢失。完成这些后，手机将MAC帧传递到L1物理层，准备发射。（小视频：每到一层都要打标签，有完没完？还有那封老板的邮件是哪来的什么鬼？）
这里，MAC帧数据也可称为传输块(TB，Transport Block)，意思是传输信道的数据，后续物理层以一个TB为单位对数据进行处理。
L1的物理层（PHY）以1ms（一个TTI时长，一个子帧时长）为单位，对MAC子层传下来的TB进行调制、交织、信道编码、波形生成等一系列处理，并映射到二维时频资源块中（RB）。
Alice的手机里这时发生了什么且听下回分解。
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