4G-5G雙連接技術(shù)研究

李淼

摘 要 本文從4G-5G雙連接技術(shù)原理出發(fā)，分別對4G網(wǎng)絡(luò)連接架構(gòu)與應(yīng)用，5G非獨立架構(gòu)進行研究。

關(guān)鍵詞 4G-5G;雙連接;網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

隨著我國5G技術(shù)的日益成熟，5G無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)，也成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)運營企業(yè)技術(shù)研究的重要內(nèi)容。但是隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程的推進，如何解決5G網(wǎng)絡(luò)運行中出現(xiàn)的負(fù)載不均、切換冗余以及干擾嚴(yán)重等技術(shù)問題，提高網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量就成為技術(shù)研究的重要組成部分。因此技術(shù)研究者提出了利用4G-5G雙連接技術(shù)措施，開展5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

1 雙連接技術(shù)基本原理研究

4G-5G 雙連接技術(shù)在實際應(yīng)用中就是通過一個用戶終端，實現(xiàn)4G-5G基站單元的連接，進而實現(xiàn)通信系統(tǒng)中控制平面和用戶平面分離，進而確保通信中4G與5G系統(tǒng)同時運行。在實際連接中，4G-5G 連接常用技術(shù)包括了NSA與SA 兩種模式。在此次研究中我們主要采用NSA 技術(shù)實現(xiàn)4G-5G連接[1]。這一技術(shù)可以通過雙連接方式接入至通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進而解決通信終于到的一些主要技術(shù)問題。

2 連接中互操作主要場景分類

在實現(xiàn)雙連接網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，運營商采用的架構(gòu)互操作主要模式包括了以下兩類：

2.1 側(cè)互操作模式

這一方式主要適用于NSA模式，其主流方案為Option3系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中可采用FDD作為其控制面錨點，通信中的900M、1800M、F頻段和D頻段等都可以對這一操作進行支持。這一架構(gòu)形式的主要特征是通信網(wǎng)絡(luò)中的LTE與NR 系統(tǒng)都具有獨立核心網(wǎng)，進而確保了4G-5G 基站間不會產(chǎn)生連接，確保了互操作中雙方核心網(wǎng)不會產(chǎn)生相對變化。

2.2 側(cè)互操作模式

這一方式主要適用于SA模式，其主流方案為option2。在實際應(yīng)用中可采用SUL或者CA為通信提供上行增強，其輔助頻段主要包括了900M、1800M等。

3 雙連接中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及應(yīng)用

3.1 4G網(wǎng)絡(luò)中雙連接的架構(gòu)與應(yīng)用

（1）1a架構(gòu)模式

這一架構(gòu)模式的主要特點是通信連接中在數(shù)據(jù)核心網(wǎng)兩端對數(shù)據(jù)進行分割。因此其MeNode B和SeNode B使用的是獨立化化運行模式。其系統(tǒng)具有獨立化PDCP、RLC、MAC和PHY 層，并且使用X2 接口完成信息傳輸[2]。這種架構(gòu)模式在通信中的優(yōu)勢是可以很好地降低網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時不需要對基站進行改造。而其主要的缺點是系統(tǒng)對核心網(wǎng)數(shù)據(jù)處理能力以及系統(tǒng)質(zhì)量要求較高。

（2）3c架構(gòu)模式

這一架構(gòu)模式的主要特點是在基站兩端對數(shù)據(jù)進行分割，而其通信核心網(wǎng)SeNode B處于不可見狀態(tài)。在實際通信中，其核心網(wǎng)-基站間的一般使用S1-U連接，通信中的下行數(shù)據(jù)利用MeNode B根據(jù)設(shè)計好的算法規(guī)則分割，最后通過X2-U接口到達(dá)核心網(wǎng)。在實際運行中這一架構(gòu)中，由于核心網(wǎng)只包括RLC、MAC 與PHY 層，因此其數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)模式較為簡單。但是其主要的缺點表現(xiàn)在對信息傳輸質(zhì)量要求很高，同時網(wǎng)絡(luò)協(xié)議復(fù)雜程度也比較高。

因為兩種架構(gòu)模式分別具有各自的優(yōu)缺點，因此在連接建設(shè)中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信具體要求進行選擇。

3.2 4G雙連接技術(shù)在整體網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

（1）雙連接異構(gòu)問題的解決

在4G-5G正常連接情況下，由于兩種之間架構(gòu)差異較大，同時兩者微基站之間、宏基站與微基站之間等系統(tǒng)相互部署都存在一定問題，進而造成通信小區(qū)邊界的增加，最終會對用戶終端使用、通信中信號切換次數(shù)以及連接成功率等造成一定影響[3]。而4G-5G雙連接技術(shù)的應(yīng)用可以使客戶移動終端實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)基站通信間的切換與控制，有效確保了通信效率與穩(wěn)定性，而隨著基站數(shù)量的增加，其通信質(zhì)量也會有明顯提升。

（2）融合組網(wǎng)問題的解決

基于雙連接技術(shù)的4G-5G網(wǎng)絡(luò)融合，在通信運行中一方面可以有效的減少通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入費用;另一方面還可以有效提升已有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用率。同時這一技術(shù)還可以實現(xiàn) TD- LTE與LTE FDD網(wǎng)絡(luò)的有效融合，提升通信訊網(wǎng)絡(luò)整體效率。

3.3 雙連接中5G網(wǎng)絡(luò)非獨立組網(wǎng)架構(gòu)

在此次連接研究中，5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)我們采用了非獨立架構(gòu)形式。這一架構(gòu)形式主要包括了以下兩種類型：

（1）EPC架構(gòu)模式

這一架構(gòu)模式的控制平面只能由 LTEeNode B 連接到核心網(wǎng)絡(luò)。其主要特點是平面的架構(gòu)簡單，與3c模式架構(gòu)相似。

（2）NGC架構(gòu)模式

這一模式采用了NGC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只有通過系統(tǒng)升級處理才能實現(xiàn)LTE eNodeB對網(wǎng)絡(luò)控制。同時通過對5G網(wǎng)絡(luò)空口的支持，可以使通信中的各類數(shù)據(jù)有效連接到5G核心網(wǎng)絡(luò)中。在實際的網(wǎng)絡(luò)通信中，NGC架構(gòu)技術(shù)較為先進，其通信質(zhì)量也較為明顯。但是EPC架構(gòu)也具有建設(shè)成本低，技術(shù)較為成熟的特征。因此在雙連接建設(shè)選擇中，運營商應(yīng)根據(jù)實際情況進行分析選擇，確保網(wǎng)絡(luò)建設(shè)整體效益。

參考文獻

[1] 李先棟，于翠波，句學(xué)榮.LTE-Advanced移動通信系統(tǒng)雙連接技術(shù)[J].現(xiàn)代電信科技，2014，（9）：17-23.

[2] 許森，張光輝，劉晴.基于雙連接的 TD-LTE 和 LTE FDD 融合組網(wǎng)[J].電信技術(shù)，2015，（2）：28-31.

[3] 孟穎濤.5G與LTE雙連接技術(shù)架構(gòu)選擇[J].移動通信，2017，（2）：27-31.