科普:什麼是5G雙連線?

網路通訊頻道發表於2022-04-18

這是一個4G基站,簡簡單單,清清爽爽。

然而,到了5G時代,一切就都複雜了起來。為了解決覆蓋、容量、或者在建設初期抱4G的大腿,5G把“雙連線”搞得風生水起。

所謂雙連線,就是手機可以同時連線到兩個基站。這兩個基站可以是一個4G基站加上一個5G基站,也可以全都是5G基站,因此叫做MR-DC(Multi-Radio Dual Connectivity)或者NR-DC。

這個架構看起來也不復雜,但一細想問題還挺多。

這兩個基站有沒有主次之分?雙連線和載波聚合能否共存?控制面在哪個基站上?使用者面資料怎樣分流?對核心網有沒有要求?

首先,雖說這倆基站都是為使用者服務的,但地位上確實有主次之分。

地位高的,叫做“主節點”(MN,Master Node);地位低的,理所當然地就叫“輔節點”(SN,Secondary Node)了。

手機要上網時,首先接入主節點,然後再根據需要新增輔節點。主節點也稱作“錨點”,負責跟核心網的控制面互動。

不論是主節點還是輔節點,內部都還可以支援多個載波進行載波聚合。

對於主節點,內部那一坨載波一聚合,就相當於把多個載波打包成了一組,我們統一叫做主小區組(MCG,Master Cell Group)。

對應的,輔節點內部的多個小區就被稱作輔小區組(SCG,Secondary Cell Group)。

如果我們再繼續下鑽,會想到載波聚合裡面的載波也分主次啊,跟這個MCG和SCG到底咋樣才能和平統一呢?

對於MCG,跟普通的載波聚合類似,主小區也稱作Pcell(Primary cell),輔小區還稱作Scell(Secondary cell)。

對於SCG,主小區被稱作PSCell(Primary Secondary cell,主輔小區),剩下的普通輔小區則依舊稱作輔小區SCell。

不論是MCG還是SCG,主小區無疑是非常重要的,發揮著提綱挈領的特殊作用,因此PCell和PSCell又統稱為特殊小區(Special Cell,簡作spCell)。

下面我們來說手機和基站之間的使用者面邏輯鏈路:資料承載。

從手機的視角來看,誰跟我存在收發資料的關係,就是跟誰之間建立的承載。也就是說,手機跟主節點之間的資料承載叫做MCG承載,跟輔節點之間的資料承載叫做SCG承載。

如果手機跟主節點和輔節點同時存在承載,則叫做分裂承載(Split Bearer),這表明資料在某個節點進行了分流。

由於基站同時跟手機和核心網相連,視野自然比手機寬得多,不但知道資料最終從哪個節點發給了手機,還知道從核心網來的資料流經了哪些節點,有沒有進行分流。

資料分流點,也就是雙連線中跟核心網存在使用者面連線的基站,作為無線承載的終結點,會根據需要選擇是否進行分流。

如果分流點在主節點,但未進行分流的話,自然只有MN終結的MCG承載;如果分流,則可以形成MN終結的SCG承載和MN終結的分裂承載。

如果分流點是輔節點,但還未進行分流的話,自然只有SN終結的SCG承載;如果分流,則可以形成SN終結的MCG承載和SN終結的分裂承載。

就一個雙連線,至於搞這麼複雜麼?

實際上,考慮到連線的是4G核心網還是5G核心網,基站是4G還是5G等細分情況,真實情況比這還要複雜。我們在5G網路部署初期NSA、SA的一系列選項,本質上就是雙連線這些技術點的應用例項。

下面我們就以NSA架構的選項3x、以及SA架構的選項2為例,來看看它們都是怎樣實現雙連線的。

選項3x本質上是4G基站和5G基站之間的雙連線,也叫做EN-DC。核心網採用4G EPC,4G基站是主節點,也就是控制面錨點;5G基站是輔節點,也是使用者面的分流控制點。

對於語音業務,選項3x只能走4G且不進行分流,這就形成了MN終結的MCG承載;對於資料業務,如果5G基站不進行分流,就是SN終結的SCG承載,如果進行分流,則會形成SN終結的分裂承載。

在選項2上實現雙連線叫做NR-DC,也就是5G基站和5G基站之間的雙連線。核心網採用5GC,一個5G基站採用Sub6G頻段,作為主節點以及分流控制點;另一個5G基站採用毫米波頻段,作為輔節點。

隨著5G部署的深入,在中頻段3.5GHz或者2.6GHz獨立組網(選項2)的基礎上,再透過NR-DC疊加毫米波,實現上下行超高速率,已成為越來越多運營商的選擇。

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