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一文读懂5G基站和4G基站如何协同工作?

时间:2018-01-18 作者:网优雇佣军 阅读:
有网友留言问5G基站和4G基站如何协同工作,今天我们就来探讨探讨这个问题

前两天,有网友留言问5G基站和4G基站如何协同工作,今天我们就来探讨探讨这个问题——

5G和4G基站如何“搞基”?

众所周知,3GPP最新发布的5G NSA标准采用LTE与5G NR新空口双连接(LTE-NR DC)的方式,以4G作为控制面的锚点,4G基站(eNB)为主站,5G基站(gNB)为从站,并沿用4G核心网。

关键就得从这个“双连接”说起。

3GPP R12版本中提出了LTE双连接(Dual Connectivity)技术,它类似于R10版本提出的LTE-A载波聚合技术,但两者在本质上有不同之处:

①LTE双连接下数据流在PDCP层分离和合并,随后将用户数据流通过多个基站同时传送给用户,而载波聚合下数据流在MAC层分离和合并。

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②LTE双连接是发生在不同站点之间的聚合(通常为一个宏基站和一个微基站,两者间通过X2接口相连)。

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到了5G时代,由于5G NR是新的无线技术,LTE-NR双连接就是要实现不同无线技术之间的聚合,它与LTE双连接必然是有区别的。

区别在哪呢?主要从三个方面进行了功能扩展。

承载分离扩展

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载波聚合引入了MCG(Master Cell Group)和 SCG(Secondary Cell Group)概念,即主从基站分别形成的服务小区簇。在LTE双连接下,R12规定由MCG分离承载,简单点说,就是主站是分离点,下行数据流或者从主站直接传送到手机,或者由主站通过X2接口传送到从站,再传送到手机。

对于5G早期部署,LTE-NR双连接模式下,LTE eNB(4G基站)为主站,gNB(5G基站)为从站,但传统LTE双连接难以满足这种部署方式,主要原因是:

由于5G NR的带宽更大,这就要求支持MCG分离承载的4G基站具备更强的处理和缓冲能力。

因此,为了避免4G基站处理能力的瓶颈,最大限度地减少原来的4G基站升级,尽可能地降低设备研发和建网成本,LTE-NR双连接另辟蹊径,规定也可由SCG分离承载,即下行数据流即可从5G从站直接传送到手机,也可由5G从站传送到4G主站,再传送到手机。

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▲5G NR非独立组网选项3x

独立RRC连接

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在LTE双连接中,主站和手机之间建立RRC协议,即RRC消息仅在主站和手机间传送。但主站和从站各自执行无线资源管理(RRM),RRM功能在主站和从站之间通过X2接口交互协同,比如从站分配资源后通过X2接口与主站交互,再由主站将包含从站资源配置的RRC消息发送给手机。

简单的说,手机只能看到唯一来自主站的RRC消息,并且只会回复给主站。

现在,在LTE-NR双连接中,不仅主站和从站各自执行RRM,而且,RRC协议也独立建立于主站和从站与手机之间。

也就是说,从站不再通过X2接口与主站进行RRM交互协同,而是通过RRC消息直接从从站传送到手机。

另外,独立的RRC连接也意味着主站和从站可独立设置RRC测量。

不过,从站不能释放手机的RRC连接,也不能使手机迁移到RRC_IDLE状态,这是因为UE RRC连接和上下文依然由主站存储和管理。

在这里有必要补充一下,相较于4G LTE只有RRC IDLE和RRC CONNECTED两种RRC状态,5G NR引入了一个新状态——RRC INACTIVE。

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新引入RRC INACTIVE状态的目的是降低连接延迟、减少信令开销和功耗,以适应未来各种物联网场景。

在RRC INACTIVE状态下,RRC和NAS上下文仍部分保留在终端、基站和核心网中,此时终端状态几乎与RRC_IDLE相同,因此可更省电,同时,还可快速从RRC INACTIVE状态转移到RRC CONNECTED状态,减少信令数量。

RRC分集

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如上所述,在传统LTE双连接下,仅从主站发送RRC消息,这样做不适用于LTE-NR双连接。

由于5G NR频段更高,早期的5G基站可能主要是以微蜂窝的形式补盲和补热点,在这种情况下,手机与5G基站的距离比4G基站更近,这意味着,当5G从站发送RRC消息时,手机接收成功的可能性更高。

值得一提的是,为了进一步提升信令传输的可靠性,主站的RRC消息可以被复制,并通过主站和从站向手机发送相同的消息,以RRC分集的方式提升手机接收RRC消息的成功率。

此外,除了RRC消息重复发送,在用户面,为了应对5G超可靠和低延迟通信(URLLC)场景,在PDCP层上的重复传输方案也在讨论之中。

这种方案以在多个无线链路上传输相同的数据的方式,来提升通信的可靠性。

好了,总算简单介绍完4G和5G基站的“搞基”方式了。

(本文由网优雇佣军授权转载)

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