第4章 MAC 与网络层设计

第4章 MAC 与网络层设计

章节摘要：物理层赚来的信噪比余额，要由 MAC 与网络层负责"花得聪明"。本章讲资源调度怎么在用户之间分时分频分优先；移动性管理怎么在不打断业务的前提下护送用户跨界；流量控制与 QoS 怎么给不同业务画道不同的坎；跨层优化又怎么绕过僵化的分层框架去挤那点多余的利润。

学习目标

• 对比轮询、比例公平等调度算法的公平性-吞吐量取舍，并说出比例公平为何常成大赢家。
• 讲清切换的类型与流程，以及为何"先建后断"能少掉包。
• 用 QoS 的多指标保证，解释实时业务与尽力而为业务的差别待遇。
• 举一个跨层优化的实例，说明分层框架为何会白白浪费资源。

核心概念速览

物理层的账（第 3 章)关心"能不能传"；MAC 与网络层的账关心"传得好不好、传得公不公平、传完还不掉"。本章给链路预算之外的那笔"资源分配账"立起来：调度决定名额给谁，移动性决定跨界时业务不断，QoS 决定不同业务各享哪档待遇，跨层则把层与层之间的条条框框撬开一线。

子章节导航

• 4.1 资源管理与调度算法：调度器按什么把时频资源分给谁，公平与吞吐怎么取舍。
• 4.2 移动性管理与切换机制：用户跨界，业务如何"不断线"。
• 4.3 流量控制与服务质量保障：拥塞如何被掐住，不同业务各享哪档待遇。
• 4.4 跨层优化设计：撬开分层条框，挤走被浪费的冗余。

子章节之间的逻辑关系

一句话论：调度（4.1）解决"分给谁"，移动性（4.2）解决"跟着你别断"，QoS（4.3）解决"谁该被优待"，跨层（4.4）把前三者的缝隙再用状态共享补严。

本章在链路预算账上的定位

如果说第 3 章的物理层负责"把账赚厚"，本章的 MAC 与网络层负责**"把账花得聪明"**——它们不新增信噪比，而是在既有的信噪比余额上做资源、公平、优先级与跨界稳定性这几笔"分配账"。

读这张表要抓住一条主线：物理层定"总量"，网络层定"分配比例"。总量再大，分得不聪明照样有人挨饿、有人排队、有人断线；总量一般，分得聪明也能让关键业务体面。这正是第 5 章进入整网视角前，MAC 与网络层要补上的那两块拼图——你在单点上的优化，最终要经得起"整网分配得好不好"这一关的检验。

前置知识与后续延伸

前置：第 1.4 章的多址资源块、第 2.3 章的性能指标。读完本章，MAC 与网络层的"资源账"齐了，正好第 5 章爬到整网视角去做覆盖、干扰、能效与成本的系统级对账。

可以用一句很简练的话呼应本章：物理层把"总盘子"做厚，MAC 与网络层把"分配比例"做聪明。 读一章里可以时时自问——调度在回答"凭谁优先"，移动性在回答"跨界别断"，QoS 在回答"谁该被优待"，跨层在回答"别被条框框死"。这四问不是背名词，而是同一笔"资源怎么花"的分账。等你在第 5 章把镜头拉到整张网，会发现这些"单点怎么分配"的抉择，最终都要交给"整网怎么调度、怎么协调"的系统级算盘去收官——本章做的，正是给那张更大的总账先打好每一笔分账的底子。把这些分账放在一起回望，你会发现 MAC 与网络层交给你的，其实是"资源能不能在合适的时间、以合适的优先级、送到该到的人手里"这套综合判断力——它看不见摸不着，却决定了整张网的用户体验能有多稳。