简单了解5G基站和4G基站如何“相爱相杀”

前两天，有网友留言问5G基站和4G基站如何协同工作，今天我们就来探讨探讨这个问题——

5G和4G基站如何“搞基”？

众所周知，3GPP最新发布的5G NSA标准采用LTE与5G NR新空口双连接（LTE-NR DC）的方式，以4G作为控制面的锚点，4G基站（eNB）为主站，5G基站（gNB）为从站，并沿用4G核心网。

关键就得从这个“双连接”说起。

3GPP R12版本中提出了LTE双连接（Dual Connectivity）技术，它类似于R10版本提出的LTE-A载波聚合技术，但两者在本质上有不同之处：

①LTE双连接下数据流在PDCP层分离和合并，随后将用户数据流通过多个基站同时传送给用户，而载波聚合下数据流在MAC层分离和合并。

②LTE双连接是发生在不同站点之间的聚合（通常为一个宏基站和一个微基站，两者间通过X2接口相连）。

到了5G时代，由于5G NR是新的无线技术，LTE-NR双连接就是要实现不同无线技术之间的聚合，它与LTE双连接必然是有区别的。

区别在哪呢？主要从三个方面进行了功能扩展。

1 承载分离扩展

载波聚合引入了MCG（Master Cell Group）和 SCG（Secondary Cell Group）概念，即主从基站分别形成的服务小区簇。在LTE双连接下，R12规定由MCG分离承载，简单点说，就是主站是分离点，下行数据流或者从主站直接传送到手机，或者由主站通过X2接口传送到从站，再传送到手机。

对于5G早期部署，LTE-NR双连接模式下，LTE eNB（4G基站）为主站，gNB（5G基站）为从站，但传统LTE双连接难以满足这种部署方式，主要原因是：

由于5G NR的带宽更大，这就要求支持MCG分离承载的4G基站具备更强的处理和缓冲能力。

因此，为了避免4G基站处理能力的瓶颈，最大限度地减少原来的4G基站升级，尽可能地降低设备研发和建网成本，LTE-NR双连接另辟蹊径，规定也可由SCG分离承载，即下行数据流即可从5G从站直接传送到手机，也可由5G从站传送到4G主站，再传送到手机。

▲5G NR非独立组网选项3x

2 独立RRC连接

在LTE双连接中，主站和手机之间建立RRC协议，即RRC消息仅在主站和手机间传送。但主站和从站各自执行无线资源管理（RRM），RRM功能在主站和从站之间通过X2接口交互协同，比如从站分配资源后通过X2接口与主站交互，再由主站将包含从站资源配置的RRC消息发送给手机。

简单的说，手机只能看到唯一来自主站的RRC消息，并且只会回复给主站。

现在，在LTE-NR双连接中，不仅主站和从站各自执行RRM，而且，RRC协议也独立建立于主站和从站与手机之间。

也就是说，从站不再通过X2接口与主站进行RRM交互协同，而是通过RRC消息直接从从站传送到手机。

另外，独立的RRC连接也意味着主站和从站可独立设置RRC测量。

不过，从站不能释放手机的RRC连接，也不能使手机迁移到RRC_IDLE状态，这是因为UE RRC连接和上下文依然由主站存储和管理。

在这里有必要补充一下，相较于4G LTE只有RRC IDLE和RRC CONNECTED两种RRC状态，5G NR引入了一个新状态——RRC INACTIVE。

新引入RRC INACTIVE状态的目的是降低连接延迟、减少信令开销和功耗，以适应未来各种物联网场景。

在RRC INACTIVE状态下，RRC和NAS上下文仍部分保留在终端、基站和核心网中，此时终端状态几乎与RRC_IDLE相同，因此可更省电，同时，还可快速从RRC INACTIVE状态转移到RRC CONNECTED状态，减少信令数量。

3 RRC分集

如上所述，在传统LTE双连接下，仅从主站发送RRC消息，这样做不适用于LTE-NR双连接。

由于5G NR频段更高，早期的5G基站可能主要是以微蜂窝的形式补盲和补热点，在这种情况下，手机与5G基站的距离比4G基站更近，这意味着，当5G从站发送RRC消息时，手机接收成功的可能性更高。

值得一提的是，为了进一步提升信令传输的可靠性，主站的RRC消息可以被复制，并通过主站和从站向手机发送相同的消息，以RRC分集的方式提升手机接收RRC消息的成功率。

此外，除了RRC消息重复发送，在用户面，为了应对5G超可靠和低延迟通信（URLLC）场景，在PDCP层上的重复传输方案也在讨论之中。

这种方案以在多个无线链路上传输相同的数据的方式，来提升通信的可靠性。

好了，总算简单介绍完4G和5G基站的“搞基”方式了。