MAC报文格式的简单整理

4G MAC报文的整体格式（透传MAC和随机接入响应除外）

4G MAC报文格式根据不同的MAC PDU有不同的格式。普通数据的传输和MCE是一种格式，RAR是一种格式，透传PDU是一种格式。并没有标识用来区别当前传输的哪种MAC PDU。但接收端主要通过流程和信道来区分不同的MAC报文。

MAC报文头由一个或多个MAC子头组成，每个子头对应一个MAC SDU、MAC MCE或者padding。Padding一般放在MAC PDU末尾，当padding只有一到两个字节时，也可能紧跟在MAC头后面。MAC SDU是RLC层传输过来的数据，MAC MCE是MAC产生的控制报文，用于基站与终端之间MAC控制面信息的传递。

4G MAC报文sub-header格式

典型的MAC子头如下，对应SDU/MCE/Padding等，子头格式是一致的。

LCID逻辑信道ID，当其表示逻辑信道时，其对应的是MAC SDU。其余分别代表不同的MCE和PADDING。上行和下行LCID分别代表的含义存在是不同的。

L表示MAC SDU和MCE的长度，MAC PDU子头除最后一个子头外，都有字段L。

F字段用来表示L字段的位数。

F2字段在DACQ场景用来指示DACQ的类型，非DACQ场景用来与F配合指示长度字段的位数

E字段表示本Mac Sub Header之后是子头信息还是数据信息。

R字段保留字段，在DACQ的场景下，也被用来与F2配合一起指示DACQ

MCE

以下举例几个常见的MCE。

Buffer Status Report MAC Control Elements

BSR在上行传输中，用于终端通知基站当前的待发数据量, 并进一步获取上行信道资源。逻辑信道组ID长度为两个比特，也就意味着系统只设置了4个逻辑信道组, 短的BSR个数，只表示一个逻辑信道组待发的数据量，bufferSize是逻辑信道组共享的数据。长的BSR个数，没有了逻辑信道组ID，用4个bufferSize分别表示4个逻辑信道组的待发数据。

Sidelink BSR MAC Control Elements

这种一种为了车联网V2X新增加的报文格式。

ProSe： Proximity-based services基于近距离的服务，这是3GPP中实现D2D（Device to Device端到端）技术的一种业务名称。

Sidelink communication： SL通信技术，是实现ProSe服务的一种技术。

LCG ID和bufferSize跟BSR含义一致。Destination index表示的是Sidelink communication的目的地址。

C-RNTI MAC Control Element

此MCE用于终端将CRNTI发送给基站。在接入流程中，处于连接态的UE会在msg3中携带C-RNTI MCE给基站。当UE处于RRC_CONNECTED态但上行不同步时，UE有自己的C-RNTI，在随机接入过程的Msg3中，UE会通过C-RNTI MAC control element将自己的C-RNTI告诉eNodeB，eNodeB在步骤四中使用这个C-RNTI来解决冲突。

根据UE状态的不同和应用场景的不同，msg3也可能不同。但Msg3中都需要包含一个重要信息：每个UE唯一的标志。该标志将用于步骤四的冲突解决。对于处于RRC_CONNECTED态的UE来说，其唯一标志是C-RNTI。对于非RRC_CONNECTED态的UE来说，将使用一个来自核心网的唯一的UE标志（S-TMSI或一个随机数）作为其标志。此时eNodeB需要先与核心网通信，才能响应Msg3。

如果在MSG3中携带了UE的C-RNTI，此时UE只要检测到了用C-RNTI加扰的PDCCH，即可以认为冲突解决。而对于MSG3中携带的是UE的一个标识，此时UE需要检测到UE Contention Resolution Identity MAC Control Element，并且里面携带的信息要和MSG3中的一样才可以认为冲突解决，此时TC-RNTI升级为C-RNTI。

UE Contention Resolution Identity MAC Control Element

UE竞争解决的MCE用于msg4当中解决竞争冲突。此MCE固定6个字节。

当msg4用来答复通过CCCH发送上来的msg3时，此时msg3还没有crnti。那么MAC需要保存ms3消息中携带的该CCCH SDU信息，因为eNB MAC发送MSG4的时候需要将UE的这个CCCH SDU信息回发给UE，当做竞争解决标识使用，以便完成最终的竞争解决。此时如果CCCH SDU超过6个字节，则 MCE只填写前面的6个字节内容。

如果此MCE用于答复通过DCCH发送上来的msg3时，MAC实体将忽略此MCE的内容。

DRX Command MAC Control Element

此MCE没有任何内容，长度是0。只需要让接收端知道是DRX的MAC就可以了。

Timing Advance Command MAC Control Element

此MCE用于调整定时。Timing Advance Command用于指示TA指的索引(0~63)。

Power Headroom Report MAC Control Element

此MCE用于上报功率情况，Power Headroom (PH)，指示功率headroom level，其是一个索引，表示的具体功率情况用宏在协议中定义。

MAC PDU (transparent MAC)

其没有报文头，这种MAC报文被用于PCH和BCH信道，以及DL-SCH中的BCCH, BR-BCCH, SL-DCH and SL-BCH的传输。

MAC PDU(随机接入响应)

这种MAC PDU在整体格式上也是一个或者多个子头组成的MAC头，每个MAC 子头对应一个RAR或者pading。

下图为随机接入响应的整体报文格式。

下图为随机接入响应的mac子头和RAR具体内容。

Mac Sub Header具体字段含义如下，RAR中相关字段描述暂时不呈现，其余MAC控制面关系较大，与数传关系不大。

E字段表示本Mac Sub Header之后是子头信息还是数据信息。
T字段表示Mac Sub Header包含的是RAPID还是BI。0是BI，1是RAPID。
BI表示Backoff Indicator，指示的是小区的过载情况。指定了UE重发preamble前需要等待的时间范围。
RAPID: The Random Access Preamble Identifier。

4G、5G MAC报文格式的区别

NR MAC报文与LTE报文的区别主要是整体报文格式的组织的不同。具体报文子头和MCE等存在部分细节上的差异，不影响整体的理解。

NR中的MAC PDU相比LTE取消了一整个MAC HEADER，把其中的每一个subHeader与其对应的SDU，CE或者RAR组合为一个subPDU，再按顺序组合起来。其中subHeader除了用于DL-SCH 和UL-SCH 的MAC PDU的subHeader的F域以外，每一个域代表的意思并无变化。如下是NR MAC报文的整体格式。