3GPP中Relay架構的解析

【摘要】 中繼技術是一種關鍵的增強型無線通信技術，它為小區帶來更大的覆蓋范圍和系統容量。本文將主要探討3GPP LTE-Advanced標準中的Relay架構。

【關鍵詞】 中繼 LTE-Advanced 架構

3GPP致力于優化LTE系統的峰值速率、時延、系統容量以及小區邊緣的頻譜效率等指標，形成相關的技術提案和標準。本文要探討的中繼技術正是其中之一。

中繼技術指的是宿主基站（DeNB）與UE不是直接交互，而是通過中繼站（RN）轉發。中繼的主要作用是擴大小區的覆蓋范圍和提高系統容量。固定中繼主要用于廣域覆蓋、盲區覆蓋、城市熱點、室內熱點區域等。移動中繼主要用于高鐵場景，如歐洲之星、新干線、和諧號。

固定中繼的架構是在DeNB中添加了“歸屬eNB網關（Home eNB GW）”的功能，即“代理S1/X2”。每個UE承載都有一個相應的GTP隧道，從UE的SGW/PGW到DeNB的GTP隧道在DeNB處切換到一一映射的從DeNB到RN的GTP隧道。在下行，由DeNB基于UE承載的QCI執行UE承載到RN承載的映射；在上行，由RN基于UE承載的QCI執行UE承載到RN承載的映射。RN與DeNB之間、以及DeNB與MME之間以S1接口相連。DeNB處理并轉發RN與MME之間的所有UE專用的S1信令。DeNB對S1-AP消息的處理包括對S1-AP UE ID和GTP TEID的修改，其他內容保持不變。所有非UE相關的過程在本地處理。DeNB的S1-AP代理的功能對于MME和RN來說是透明的，也就是說，從MME的角度來看，RN服務的UE是連接到DeNB的；從RN的角度來看，RN是直接與MME交互的。RN與DeNB之間、以及DeNB與其他基站之間以X2接口相連。DeNB處理并轉發RN與其他基站之間的所有UE專用的X2信令。DeNB對X2-AP消息的處理包括對X2-AP UE ID和GTP TEID的修改，其他內容保持不變。所有非UE相關的過程在本地處理。S1和X2接口信令數據包被映射到Un無線承載。

移動中繼的協議棧架構包括架構一和架構二。移動中繼的架構一是基于固定Relay的Alt1架構，即完整的L3 Relay，對DeNB是透明的。移動中繼服務的UE的上行S1-U和S1-MME數據包通過移動中繼的用戶面EPS承載從RN發送至RN P/SGW，類似地，下行S1-U和S1-MME數據包反之由RN P/SGW發送至RN。移動中繼的切換流程重用現有的UE切換流程，除有必要的修改或改進之外。UE的PDN連接和RN的PND連接在移動中繼切換的過程中予以保持。移動中繼切換對UE是透明的。移動中繼的架構二是基于固定Relay的Alt2架構。移動中繼的SGW/PGW和Relay GW位于移動中繼附著的DeNB（稱為initial DeNB）。即使移動中繼切換到其他的DeNB，它的SGW/PGW仍然位于initial DeNB。UE的EPS承載對目標DeNB來說是透明的。切換流程同架構一，區別僅在于移動中繼的SGW/PGW位于initial DenB。

其他架構例如移動中繼設備中包括有兩個R10中繼實體，從網絡側來看，每個RN小區都有各自的ECGI，因此認為是兩個獨立的小區；從UE側來看，每個RN小區雖然有各自的ECGI但是其PCI相同，因此認為是同一個小區。首先移動中繼設備中的中繼實體之一接入DeNB1的小區，相應地所有UE接入RN小區1；當列車移動到DeNB2的小區覆蓋范圍內，則另一個中繼實體接入DeNB2的小區并激活RN小區2；通過改進的S1/X2切換流程，在RN小區1下的UE承載轉移到RN小區2；轉移完成后，RN_UE1斷開與DeNB1小區的連接并釋放S1/X2連接。由此完成了從DeNB1的小區切換至DeNB2的小區的過程。雖然在R12中未被采用，但后續待進一步研究。

本文主要討論了3GPP中relay架構的解析，包括固定中繼和移動中繼的應用場景和協議棧架構。從以上分析可以看出，中繼技術將在移動通信的發展中承擔了越來越重要的作用。

參 考 文 獻

[1] 3GPP TS 36.300，v10.11.0，E-UTRA and E-UTRAN overall description stage 2 （Release 10），2013-09

[2] 3GPP TS 36.806，v0.3.1，Relay architectures for E-UTRA（LTE-Advanced）（Release 9），2010-02

[3] 3GPP TS 36.836，v2.0.2，Study on mobile relay for E-UTRA（Release 12），2013-07

作者簡介：

陳思（1985-），女，漢族，江西樟樹人，國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心審查員，畢業于東南大學，專業方向為通信與信息系統。