簡單了解5G基站和4G基站如何“相愛相殺”

前兩天，有網(wǎng)友留言問5G基站和4G基站如何協(xié)同工作，今天我們就來探討探討這個(gè)問題——

5G和4G基站如何“搞基”？

眾所周知，3GPP最新發(fā)布的5G NSA標(biāo)準(zhǔn)采用LTE與5G NR新空口雙連接（LTE-NR DC）的方式，以4G作為控制面的錨點(diǎn)，4G基站（eNB）為主站，5G基站（gNB）為從站，并沿用4G核心網(wǎng)。

關(guān)鍵就得從這個(gè)“雙連接”說起。

3GPP R12版本中提出了LTE雙連接（Dual Connectivity）技術(shù)，它類似于R10版本提出的LTE-A載波聚合技術(shù)，但兩者在本質(zhì)上有不同之處：

①LTE雙連接下數(shù)據(jù)流在PDCP層分離和合并，隨后將用戶數(shù)據(jù)流通過多個(gè)基站同時(shí)傳送給用戶，而載波聚合下數(shù)據(jù)流在MAC層分離和合并。

②LTE雙連接是發(fā)生在不同站點(diǎn)之間的聚合（通常為一個(gè)宏基站和一個(gè)微基站，兩者間通過X2接口相連）。

到了5G時(shí)代，由于5G NR是新的無線技術(shù)，LTE-NR雙連接就是要實(shí)現(xiàn)不同無線技術(shù)之間的聚合，它與LTE雙連接必然是有區(qū)別的。

區(qū)別在哪呢？主要從三個(gè)方面進(jìn)行了功能擴(kuò)展。

1 承載分離擴(kuò)展

載波聚合引入了MCG（Master Cell Group）和 SCG（Secondary Cell Group）概念，即主從基站分別形成的服務(wù)小區(qū)簇。在LTE雙連接下，R12規(guī)定由MCG分離承載，簡單點(diǎn)說，就是主站是分離點(diǎn)，下行數(shù)據(jù)流或者從主站直接傳送到手機(jī)，或者由主站通過X2接口傳送到從站，再傳送到手機(jī)。

對于5G早期部署，LTE-NR雙連接模式下，LTE eNB（4G基站）為主站，gNB（5G基站）為從站，但傳統(tǒng)LTE雙連接難以滿足這種部署方式，主要原因是：

由于5G NR的帶寬更大，這就要求支持MCG分離承載的4G基站具備更強(qiáng)的處理和緩沖能力。

因此，為了避免4G基站處理能力的瓶頸，最大限度地減少原來的4G基站升級，盡可能地降低設(shè)備研發(fā)和建網(wǎng)成本，LTE-NR雙連接另辟蹊徑，規(guī)定也可由SCG分離承載，即下行數(shù)據(jù)流即可從5G從站直接傳送到手機(jī)，也可由5G從站傳送到4G主站，再傳送到手機(jī)。

▲5G NR非獨(dú)立組網(wǎng)選項(xiàng)3x

2 獨(dú)立RRC連接

在LTE雙連接中，主站和手機(jī)之間建立RRC協(xié)議，即RRC消息僅在主站和手機(jī)間傳送。但主站和從站各自執(zhí)行無線資源管理（RRM），RRM功能在主站和從站之間通過X2接口交互協(xié)同，比如從站分配資源后通過X2接口與主站交互，再由主站將包含從站資源配置的RRC消息發(fā)送給手機(jī)。

簡單的說，手機(jī)只能看到唯一來自主站的RRC消息，并且只會回復(fù)給主站。

現(xiàn)在，在LTE-NR雙連接中，不僅主站和從站各自執(zhí)行RRM，而且，RRC協(xié)議也獨(dú)立建立于主站和從站與手機(jī)之間。

也就是說，從站不再通過X2接口與主站進(jìn)行RRM交互協(xié)同，而是通過RRC消息直接從從站傳送到手機(jī)。

另外，獨(dú)立的RRC連接也意味著主站和從站可獨(dú)立設(shè)置RRC測量。

不過，從站不能釋放手機(jī)的RRC連接，也不能使手機(jī)遷移到RRC_IDLE狀態(tài)，這是因?yàn)閁E RRC連接和上下文依然由主站存儲和管理。

在這里有必要補(bǔ)充一下，相較于4G LTE只有RRC IDLE和RRC CONNECTED兩種RRC狀態(tài)，5G NR引入了一個(gè)新狀態(tài)——RRC INACTIVE。

新引入RRC INACTIVE狀態(tài)的目的是降低連接延遲、減少信令開銷和功耗，以適應(yīng)未來各種物聯(lián)網(wǎng)場景。

在RRC INACTIVE狀態(tài)下，RRC和NAS上下文仍部分保留在終端、基站和核心網(wǎng)中，此時(shí)終端狀態(tài)幾乎與RRC_IDLE相同，因此可更省電，同時(shí)，還可快速從RRC INACTIVE狀態(tài)轉(zhuǎn)移到RRC CONNECTED狀態(tài)，減少信令數(shù)量。

3 RRC分集

如上所述，在傳統(tǒng)LTE雙連接下，僅從主站發(fā)送RRC消息，這樣做不適用于LTE-NR雙連接。

由于5G NR頻段更高，早期的5G基站可能主要是以微蜂窩的形式補(bǔ)盲和補(bǔ)熱點(diǎn)，在這種情況下，手機(jī)與5G基站的距離比4G基站更近，這意味著，當(dāng)5G從站發(fā)送RRC消息時(shí)，手機(jī)接收成功的可能性更高。

值得一提的是，為了進(jìn)一步提升信令傳輸?shù)目煽啃?，主站的RRC消息可以被復(fù)制，并通過主站和從站向手機(jī)發(fā)送相同的消息，以RRC分集的方式提升手機(jī)接收RRC消息的成功率。

此外，除了RRC消息重復(fù)發(fā)送，在用戶面，為了應(yīng)對5G超可靠和低延遲通信（URLLC）場景，在PDCP層上的重復(fù)傳輸方案也在討論之中。

這種方案以在多個(gè)無線鏈路上傳輸相同的數(shù)據(jù)的方式，來提升通信的可靠性。

好了，總算簡單介紹完4G和5G基站的“搞基”方式了。