淺談5G NR雙連接技術(shù)及應(yīng)用建議

何 棱

（中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司廣州市分公司，廣州 510335）

1 概述

隨著各大運(yùn)營商的5G首發(fā)頻段陸續(xù)公布，超密集組網(wǎng)成為5G未來演進(jìn)的方向。3GPP的R12版本中加入雙連接（Dual Connectivity）技術(shù)，可提升5G NR密集組網(wǎng)場景中無線非理想情況下的傳輸條件性能解決方案，本文主要對(duì)雙連接技術(shù)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)，未來演進(jìn)等方面進(jìn)行了探討。

2 為什么LTE-5G NR要采用雙連接?

國內(nèi)營運(yùn)商在5G頻段使用中將分有兩大類型：高頻頻段和毫米波，相比于LTE制式5G建網(wǎng)初期在頻段使用中將使用高頻段建網(wǎng)，5G高頻段的劣勢(shì)在于單小區(qū)的覆蓋能力較LTE下降。雖然5G天線技術(shù)中加入Massive MIMO來增強(qiáng)覆蓋，但5G單小區(qū)覆蓋能力還遜于同站同覆蓋的LTE單小區(qū)同等水平。3GPP擴(kuò)展了LTE雙連接技術(shù)，在5G網(wǎng)絡(luò)初期部署時(shí)可以借助LTE加強(qiáng)覆蓋，降低建設(shè)難度。在5G建設(shè)初期階段營運(yùn)商將采用NSA組網(wǎng)方式，5G NR雙連接方式的探索，為4G到5G的過渡提供了保障，它在社會(huì)信息傳輸速率的提升環(huán)節(jié)上發(fā)揮著牽引性作用。

3 何為5G NR雙連接結(jié)構(gòu)？

所謂5G NR雙連接，就是在組網(wǎng)結(jié)構(gòu)之下，網(wǎng)絡(luò)傳輸體系可以同時(shí)進(jìn)行4G和5G的信息體系關(guān)聯(lián)，它可以對(duì)普通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)獲取延遲、或者傳輸速率減緩的狀態(tài)下程序關(guān)聯(lián)提供便捷性服務(wù)。5G NR雙連接結(jié)構(gòu)中的雙連接方式，是按照主控界面錨點(diǎn)控制法，進(jìn)行站點(diǎn)信息體系的輔助性調(diào)節(jié)。

按主節(jié)點(diǎn)、輔節(jié)點(diǎn)及連接核心網(wǎng)的類型不同，在R15中雙連接結(jié)構(gòu)定義了3種架構(gòu)系列，營運(yùn)商通過3種雙連接架構(gòu)option 3、option 4和option 7系列的優(yōu)劣勢(shì)比較，5G建設(shè)初期階段雙連接架構(gòu)將優(yōu)選采用option 3系列。

（1）E-UTRA-NR Dual Connectivity：它是將核心網(wǎng)絡(luò)在4G基站的控制下，建立信息傳輸節(jié)點(diǎn)。目前較理想的三種非獨(dú)立組網(wǎng)方案中option 3、option 4和option 7系列。其中option 3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是在EN-DC雙連接技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建的4G、5G混合組網(wǎng)架構(gòu)。

（2）NR-E-UTRA Dual Connectivity（NE- DC）：核心網(wǎng)接入5GC，5G基站作為主節(jié)點(diǎn)，4G基站作為輔節(jié)點(diǎn)，NGEN-DC在組網(wǎng)符合基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)框架技術(shù)的特征前提下連接5G網(wǎng)絡(luò)主節(jié)點(diǎn)。

（3）NGEN-DC：與以上提到的4G核心階段不同的是，新網(wǎng)絡(luò)主要是利用5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，4G基站作為主節(jié)點(diǎn)，5G基站作為輔節(jié)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)可對(duì)應(yīng)非獨(dú)立組網(wǎng)的option 7系列的4G、5G混合組網(wǎng)架構(gòu)。

4 LTE-5G NR雙連接關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)LTE-5G NR雙連接的建立觸發(fā)機(jī)制、數(shù)據(jù)傳輸和流量控制。

4.1 LTE-5G NR雙連接觸發(fā)機(jī)制

LTE-5G NR雙連接作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接的一種形式，它也需要運(yùn)行體系環(huán)節(jié)上精準(zhǔn)的把握出發(fā)網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)的觸發(fā)機(jī)制。而關(guān)于如何建立與LTE-5G NR雙連接相互匹配的出發(fā)體系，一般是由雙連接解除體系下MeNB中的LTE eNB所確定。也就是說，5G雙連接結(jié)構(gòu)的實(shí)際性能取決于雙連接建立觸發(fā)機(jī)制是否合理。從實(shí)現(xiàn)的角度，一般有SgNB添加、相鄰檢測添加、以及流量添加三種形式。

（1）SgNB添加

當(dāng)LTE-5G NR雙連接體系從端口接入后，連接程序可依據(jù)端口數(shù)據(jù)情況，將終端信息都反饋到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)之上，以實(shí)現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)的自動(dòng)添加，由于這種程序添加方式是程序自主進(jìn)行信號(hào)搜索添加，為此，我們也將其稱為盲添加法。比如，我們對(duì)LTE-5G NR雙連接時(shí)，鄰區(qū)列表環(huán)境下是否存在著LTE-5G NR雙連接能力進(jìn)行判斷，而與其核心網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)關(guān)聯(lián)的部分，就主要是通過核心線路中的鏈路變化情況進(jìn)行終端操作。如果外部端口能夠支持LTE-5G NR雙連接，則線路連接裝配體系將自主進(jìn)行鏈路性形態(tài)轉(zhuǎn)變，端口也將自動(dòng)增加一個(gè)新的鏈路溝通體系。

（2）鄰區(qū)端口檢測的SgNB添加

端口連接環(huán)節(jié)進(jìn)行LTE-5G NR雙連接情況判斷過程中，也存在著添加條件辨析結(jié)構(gòu)不清晰的問題。此時(shí)，盲數(shù)據(jù)添加方式，將無法完成所有端口連接調(diào)整，它需要依靠周圍的端口的調(diào)節(jié)情況，對(duì)LTE-5G NR雙連接能力給予反饋和調(diào)節(jié)。比如，在LTE-5G NR雙連接測試過程中，程序依據(jù)端口檢測情況，選擇與鄰近端口匹配數(shù)據(jù)相似的一組進(jìn)行輔助性添加，這種數(shù)據(jù)端口調(diào)節(jié)處理方式，屬于雙向性端口數(shù)據(jù)匹配形式，它與盲目性端口處理方式相比，數(shù)據(jù)連接的可靠性更高。

（3）流量式SgNB添加

LTE-5G NR雙連接期間，通過端口上報(bào)情況反饋結(jié)果分析法進(jìn)行判斷，也是LTE-5G NR雙連接在滿足鄰近數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)控制的基本狀態(tài)下，實(shí)行中心數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)連接的主要手段。比如，在某一個(gè)端口控制體系之內(nèi)，對(duì)連接數(shù)據(jù)進(jìn)行代碼判斷時(shí)，LTE-5G NR雙連接針對(duì)5G區(qū)域的核心部分添加操控流程，在核心程序的指引下，進(jìn)行口令負(fù)載運(yùn)行情況的調(diào)整，直到兩者之間的鏈接處于最佳狀態(tài)。

4.2 分離式承載下的數(shù)據(jù)傳輸和流量控制

在LTE-5G NR雙連接EN-DC場景下，數(shù)據(jù)傳輸與流量控制把握，是用戶信息把握傳導(dǎo)的主要渠道。結(jié)合LTE-5G NR雙連接體系來說，創(chuàng)建一個(gè)分離式的云空間數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)渠道，主要是從數(shù)據(jù)鏈路轉(zhuǎn)換和控制的過程來完成。其一，LTE-5G NR雙連接結(jié)構(gòu)中，借助PDCP層對(duì)PDCP PDU層進(jìn)行調(diào)整，并將端口數(shù)據(jù)反饋到分離層中來。其二，在分離層的作用下實(shí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能和鏈路流量控制情況的判斷。其過程可以避免鏈路途徑發(fā)生延時(shí)，或者局部PDCP層的分組重排后造成的性能下降。

分離式LTE-5G NR雙連接在進(jìn)行路徑控制期間，也可以通過流量控制法，對(duì)側(cè)端口連接區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋情況的重新組合與調(diào)整。或者，LTE-5G NR雙連接在PDCP PDU層的作用下，直接進(jìn)行連接排列隊(duì)伍的測定與分析評(píng)價(jià)，直到LTE-5G NR雙連接滿足實(shí)際需要。

5 LTE-5G NR雙連接實(shí)際應(yīng)用

5.1 LTE-5G NR應(yīng)用場景

LTE-5G NR雙連接在社會(huì)中的應(yīng)用，主要是從同構(gòu)類網(wǎng)絡(luò)和異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層面進(jìn)行數(shù)據(jù)連接場景的分析。

前者是指區(qū)域基站處于疊加或者重復(fù)的狀態(tài)下，線路連接端口與5G數(shù)據(jù)環(huán)境中的基站節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。后者主要是指在LTE-5G NR雙連接不同速率的狀態(tài)下，實(shí)行基站內(nèi)連接處理結(jié)構(gòu)的覆蓋范圍調(diào)整。小區(qū)域覆蓋結(jié)構(gòu)注重的是內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，而大區(qū)域覆蓋的節(jié)點(diǎn)調(diào)節(jié)是從外部功率從的大小上給予調(diào)整。即，關(guān)于LTE-5G NR雙連接空間中的部署場景調(diào)節(jié)，均是按照雙趨向連接法進(jìn)行互動(dòng)性連接，它是網(wǎng)絡(luò)無線資源利用調(diào)節(jié)的主要形式，起到了降低LTE-5G NR雙連接延時(shí)時(shí)長，提升客戶服務(wù)性能的作用。

5.2 LTE-5G NR雙連接對(duì)覆蓋的影響分析

LTE-5G NR雙連接引入后，對(duì)LTE-5G NR的網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行分析，是規(guī)劃階段的重要任務(wù)。

5G建網(wǎng)初期頻段使用集中在高頻段上，高頻電磁波在傳播過程中損耗較低頻電磁波傳播過程路徑損耗大，通對(duì)同方向的4/5G單小區(qū)覆蓋能力進(jìn)行測試對(duì)比分析，NR覆蓋范圍小于LTE覆蓋范圍，從中可發(fā)現(xiàn)LTE 和NR 均為上行覆蓋受限，得到LTE的覆蓋半徑約為1400m，NR 的覆蓋半徑約為800m，NR覆蓋能力為LTE覆蓋能力的57.14%。

通過覆蓋面積計(jì)算發(fā)現(xiàn)單LTE站覆蓋面積約為3.8km2，單個(gè)NR站點(diǎn)覆蓋面積約為 1.3 km2，同站址NR站點(diǎn)遠(yuǎn)小于LTE站點(diǎn)覆蓋能力。如果建網(wǎng)初期LTE-5G NR 采用 1：1比例建站，5G站點(diǎn)僅得到4G站覆蓋能力。

5G站點(diǎn)要達(dá)到4G站點(diǎn)相同覆蓋能力的情況下，需要通過大規(guī)模新增5G宏站和覆蓋型小站解決。

6 結(jié)束語

通過LTE-5G NR各雙連接技術(shù)特點(diǎn)對(duì)4G/5G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、覆蓋、組網(wǎng)架構(gòu)等內(nèi)容進(jìn)行淺析。LTE-5G NR雙連接技術(shù)應(yīng)用在建網(wǎng)初期可減少新增建設(shè)站點(diǎn)數(shù)量，在移動(dòng)業(yè)務(wù)低時(shí)延、高速率、大容量體驗(yàn)上得到較大幅度的提升。基于5G 使用無線頻段特點(diǎn)，在5G建設(shè)的初期階段就需做好5G網(wǎng)絡(luò)長遠(yuǎn)的覆蓋、容量、優(yōu)化等規(guī)劃。