NR MAC PDU 架构
协议在最初的时候确定了几种MAC PDU结构，例如每个MAC SDU一个MAC子报头、分散的MAC子报头和MAC PDU末端的MAC子报头等。
在NR中，峰值数据速率的目标应为下行链路20Gbps，上行链路10Gbps。此外，eMBB的用户面时延目标应为4ms，URLLC的目标应为0.5ms。由于NR的目标是高数据速率和低时延，与要传输的数据量相比，处理时间可能非常有限，即支持高峰值数据速率和严格的处理时间成为实现的挑战。
在这方面，NR的MAC PDU结构需要根据处理时间来设计，而层2主要关注LTE开始时的协议开销和低残留丢失率。NR的MAC PDU结构总结如下表：
在表1中，备选方案之间的差异可归结为以下三个问题：
1.是否每一个MAC SDU或每一组MAC SDU生成一个MAC子报头
2.MAC子报头是放置在一起还是放置在对应的MAC SDU附近。
3.MAC子报头是放在MAC SDU的前面还是放在MAC PDU的后面
为了研究上述问题，从开销和处理时间的角度分析了每个MAC PDU结构的影响。
每个MAC SDU一个MAC子报头
这里考虑两个选项，以讨论是按一个MAC SDU还是按一组MAC SDU生成一个MAC子报头，如下所示：
选项1.每一个MAC SDU一个MAC子报头（每个MAC SDU有一个LCID+一个L字段）
选项2.每一组MAC SDU一个MAC子报头（一个LCID+该组的一个L字段+每一个MAC SDU的一个L-字段）
选项1与LTE中的相同，而选项2每一个逻辑信道具有一组MAC SDU。选项2具有将报头开销减少到LCID的大小和RLC PDU的数量减去1的乘积的优点（只有当RLC PDU数量等于或大于2时，报头开销才会减少，即在当前LTE 用户面堆栈中选项2没有益处）。如果去除RLC级联，这一益处可以最大化，因为RLC PDU的数量变得比LTE的数量大得多。现在，根据报头开销分析上述选项，以验证选项2在三种情况下是否具有显著增益，例如高数据速率情况、VoIP情况和TCP ACK情况。
高数据速率情况
首先分析高数据速率情况下的报头开销。在这种情况下，假设去除了RLC级联，所有PDCP SDU的大小为1500字节，PDCP报头的大小为3字节（18位SN），RLC固定报头的大小是3字节（16位SN）、MAC子报头的大小（LCID+L字段）以及L字段的大小为2字节。表2显示了IP数据包（表示为N）数量越大时的报头开销。
正如所期望的，只有当RLC PDU的数量等于或大于2并且选项2的L2报头的总大小小于选项1的总大小（即大约0.89倍）时，选项2才具有益处。然而，减少的标头开销仅为0.0659%，这似乎微不足道。
VoIP案例
接下来，分析VoIP的报头开销。在这种情况下，假设去除了RLC级联，所有PDCP SDU的大小为35字节，PDCP报头的大小为1字节（7位SN），RLC固定报头的大小是1字节（RLC UM模式中为5位SN）、MAC子报头的大小大小为2字节（LCID+L字段），L字段的大小为一字节。表3显示了IP数据包（表示为N）数量越大时的报头开销。
正如所期望的，只有当RLC PDU的数量等于或大于2并且选项2的L2报头的总大小小于选项1的总大小（即大约0.85倍）时，选项2才具有益处。然而，标头开销的减少仅为1.4022%，这似乎微不足道。此外，VoIP服务的最典型情况是每一个MAC PDU具有单个VoIP分组，这使得选项2增加了报头开销。
压缩TCP ACK情况
最后分析了压缩TCP ACK情况下的报头开销。在这种情况下，假设RLC级联被移除，所有PDCP SDU的大小为10字节，PDCP报头的大小为2字节，RLC固定报头的大小是3字节，MAC子报头的尺寸是2字节（LCID+L字段），L字段的大小是1字节。表4显示了IP数据包（表示为N）数量越大时的报头开销。
正如所期望的，只有当RLC PDU的数量等于或大于2并且选项2的L2报头的总大小小于选项1的总大小（即大约0.86倍）时，选项2才具有益处。考虑到高数据速率情况和VoIP情况，表4在这种情况下显示了选项2具有更好的增益。然而，标头开销减少了3.6757%，这似乎并不令人印象深刻。
基于上述分析，可以得出结论，与选项1相比，选项2没有微不足道的收益，并且没有采取选项2的动机。
如LTE中那样，NR中的每个MAC SDU应生成一个MAC子报头。
分散的MAC子报头
这里考虑两个选项来讨论MAC子报头是放置在一起还是放置在对应的MAC SDU附近，如下所示：
选项1.集中MAC子报头
选项2.分散的MAC子报头
MAC PDU结构的上述选项与如何执行用户面数据处理密切相关。支持高峰值数据速率和NR的严格处理时间对于实现来说是一个挑战，因此它应该设计为处理友好型。选项1的一个示例是当前的LTE MAC PDU结构。在这种结构中，发射机应该等待最后一个MAC SDU生成相应的MAC子报头，然后才可以开始将MAC PDU推送到PHY。这需要MAC层保持这些MAC SDU，直到整个MAC PDU准备就绪。然而，选项2使得MAC层能够立即将每个处理的MAC子报头和MAC SDU推送到PHY层，并且在同一MAC PDU内不保留用于MAC SDU的存储器。这可以放松处理期间的存储器要求，因为MAC在将其转发到PHY之前不需要形成整个PDU。此外，选项2有利于使用硬件加速器。由于硬件加速对于重复和密集的工作具有更好的性能，因此选项2比选项1更适合于加速MAC层的处理，即选项2具有重复结构，就像MAC sub-header 1、MAC SDU 1、MAC sub-header 2、MAC SDU2、MAC sub-header 3、MAC SDU3等，选项2将在发射机侧和接收机侧具有额外的益处。通过采用选项2，可以在发射机侧执行MAC层的预计算，并且在生成整个MAC PDU之前，MAC层可以开始向PHY转发预构建的MAC子报头和MAC SDU。在接收器侧，选项2还使硬件加速器能够执行重复和密集的工作。在这方面，优选方案2以满足NR的严格处理时间。
MAC sub-header 的放置
这段讨论MAC子报头是放在MAC SDU的前面还是放在MAC PDU的后面。问题是MAC子报头是放置在相应的MAC SDU/MAC CE之前还是放置在相应MAC SDU/MACCE的后面。然而，如果MAC子报头被分散，则似乎没有动机将MAC子报头放置在MAC SDU的后面。
所以，MAC子报头应放置在相应MAC SDU或MAC CE的前面。
