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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
關(guān)鍵詞:5G基站4G基站通信

導(dǎo)讀:前兩天,有網(wǎng)友留言問(wèn)5G基站和4G基站如何協(xié)同工作,今天我們就來(lái)探討探討這個(gè)問(wèn)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(shuō)起。

3GPP R12版本中提出了LTE雙連接(Dual Connectivity)技術(shù),它類(lèi)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:

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

②、LTE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(guò)X2接口相連)。

到了5G時(shí)代,由于5G NR是新的無(wú)線技術(shù),LTE-NR雙連接就是要實(shí)現(xiàn)不同無(wú)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(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō),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(guò)X2接口傳送到從站,再傳送到手機(jī)。

對(duì)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(mǎn)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(lái)的4G基站升級(jí),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(wú)線資源管理(RRM),RRM功能在主站和從站之間通過(guò)X2接口交互協(xié)同,比如從站分配資源后通過(guò)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(jiǎn)單的說(shuō),手機(jī)只能看到唯一來(lái)自主站的RRC消息,并且只會(huì)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(shuō),從站不再通過(guò)X2接口與主站進(jìn)行RRM交互協(xié)同,而是通過(guò)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(cè)量。

不過(guò),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(chǔ)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?tīng)顟B(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(kāi)銷(xiāo)和功耗,以適應(yīng)未來(lái)各種物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)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?gòu)腞RC 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(guò)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(hù)面,為了應(yīng)對(duì)5G超可靠和低延遲通信(URLLC)場(chǎng)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(wú)線鏈路上傳輸相同的數(shù)據(jù)的方式,來(lái)提升通信的可靠性。

好了,總算簡(jiǎn)單介紹完4G和5G基站的“搞基”方式了。碎覺(jué)!

5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)熱幾年了,如今也即將落地,不少地區(qū)已經(jīng)開(kāi)啟了5G網(wǎng)絡(luò)測(cè)速?,F(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了,4G手機(jī)能用5G網(wǎng)絡(luò)?目前絕大多數(shù)朋友手中在用的都是4G手機(jī),而5G網(wǎng)絡(luò)即將到來(lái),今后要體驗(yàn)5G網(wǎng)絡(luò),是否需要換手機(jī)呢?

Q:4G手機(jī)能用5G網(wǎng)絡(luò)?

A:不可以,不過(guò)5G網(wǎng)絡(luò),往下兼容4G/3G網(wǎng)絡(luò)。也就是說(shuō),在今后的5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,目前的4G手機(jī),最高只能使用4G網(wǎng)絡(luò),無(wú)法使用5G網(wǎng)絡(luò),需要換5G手機(jī)才支持。

其實(shí),制約手機(jī)是否能支持5G網(wǎng)絡(luò),主要取決于手機(jī)處理器的網(wǎng)絡(luò)解調(diào)器。5G手機(jī)需要下一代5G調(diào)制解調(diào)器,目前高通、華為下一代處理器均號(hào)稱(chēng)會(huì)加入5G網(wǎng)絡(luò)支持,因此不急著換機(jī)的朋友,不妨等待支持5G的處理器的手機(jī)發(fā)布即可,預(yù)計(jì)今年底或者明年初就會(huì)有相關(guān)機(jī)型發(fā)布了。

5G網(wǎng)速有多快?

5G時(shí)代被稱(chēng)為是萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代,5G網(wǎng)絡(luò)的速度相比4G網(wǎng)絡(luò)會(huì)有非常大的提升。在今年的MWC2018展會(huì)上,高通展示了驍龍X50 5G調(diào)制解調(diào)器,通過(guò)測(cè)試,它能夠?qū)崿F(xiàn)5Gbps的下載速度,相比4G時(shí)代以MB為單位的傳輸速度,5G時(shí)代以GB為單位,速度是不是非常驚人呢?

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),目前的4G手機(jī)無(wú)法支持5G網(wǎng)絡(luò),隨著5G網(wǎng)絡(luò)的逼近,今后想要手機(jī)支持5G網(wǎng)絡(luò),需要更換今后發(fā)布的新一代5G手機(jī)才能體驗(yàn),對(duì)于當(dāng)下不急著換手機(jī)的朋友,不妨再堅(jiān)持一年再考慮換機(jī)吧。