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一文讀懂5G基站和4G基站如何協(xié)同工作?

2018-10-30 10:22 今日頭條

導讀:前兩天,有網友留言問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標準采用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,4G基站(eNB)為主站,5G基站(gNB)為從站,并沿用4G核心網。

關鍵就得從這個“雙連接”說起。

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

①、LTE雙連接下數據流在PDCP層分離和合并,隨后將用戶數據流通過多個基站同時傳送給用戶,而載波聚合下數據流在MAC層分離和合并。

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

到了5G時代,由于5G NR是新的無線技術,LTE-NR雙連接就是要實現不同無線技術之間的聚合,它與LTE雙連接必然是有區(qū)別的。

區(qū)別在哪呢?主要從三個方面進行了功能擴展。

1. 承載分離擴展

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小區(qū)簇。在LTE雙連接下,R12規(guī)定由MCG分離承載,簡單點說,就是主站是分離點,下行數據流或者從主站直接傳送到手機,或者由主站通過X2接口傳送到從站,再傳送到手機。

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,盡可能地降低設備研發(fā)和建網成本,LTE-NR雙連接另辟蹊徑,規(guī)定也可由SCG分離承載,即下行數據流即可從5G從站直接傳送到手機,也可由5G從站傳送到4G主站,再傳送到手機。

▲5G NR非獨立組網選項3x

2. 獨立RRC連接

在LTE雙連接中,主站和手機之間建立RRC協(xié)議,即RRC消息僅在主站和手機間傳送。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。

簡單的說,手機只能看到唯一來自主站的RRC消息,并且只會回復給主站。

現在,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)議也獨立建立于主站和從站與手機之間。

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

另外,獨立的RRC連接也意味著主站和從站可獨立設置RRC測量。

不過,從站不能釋放手機的RRC連接,也不能使手機遷移到RRC_IDLE狀態(tài),這是因為UE RRC連接和上下文依然由主站存儲和管理。

在這里有必要補充一下,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,以適應未來各種物聯網場景。

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

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盲和補熱點,在這種情況下,手機與5G基站的距離比4G基站更近,這意味著,當5G從站發(fā)送RRC消息時,手機接收成功的可能性更高。

值得一提的是,為了進一步提升信令傳輸的可靠性,主站的RRC消息可以被復制,并通過主站和從站向手機發(fā)送相同的消息,以RRC分集的方式提升手機接收RRC消息的成功率。

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

這種方案以在多個無線鏈路上傳輸相同的數據的方式,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。碎覺!

5G網絡預熱幾年了,如今也即將落地,不少地區(qū)已經開啟了5G網絡測速?,F在問題來了,4G手機能用5G網絡?目前絕大多數朋友手中在用的都是4G手機,而5G網絡即將到來,今后要體驗5G網絡,是否需要換手機呢?

Q:4G手機能用5G網絡?

A:不可以,不過5G網絡,往下兼容4G/3G網絡。也就是說,在今后的5G網絡時代,目前的4G手機,最高只能使用4G網絡,無法使用5G網絡,需要換5G手機才支持。

其實,制約手機是否能支持5G網絡,主要取決于手機處理器的網絡解調器。5G手機需要下一代5G調制解調器,目前高通、華為下一代處理器均號稱會加入5G網絡支持,因此不急著換機的朋友,不妨等待支持5G的處理器的手機發(fā)布即可,預計今年底或者明年初就會有相關機型發(fā)布了。

5G網速有多快?

5G時代被稱為是萬物互聯時代,5G網絡的速度相比4G網絡會有非常大的提升。在今年的MWC2018展會上,高通展示了驍龍X50 5G調制解調器,通過測試,它能夠實現5Gbps的下載速度,相比4G時代以MB為單位的傳輸速度,5G時代以GB為單位,速度是不是非常驚人呢?

簡單來說,目前的4G手機無法支持5G網絡,隨著5G網絡的逼近,今后想要手機支持5G網絡,需要更換今后發(fā)布的新一代5G手機才能體驗,對于當下不急著換手機的朋友,不妨再堅持一年再考慮換機吧。