5G雙連接技術應用分析

◆任紅云

5G雙連接技術應用分析

◆任紅云

（蘭州鐵路技師學院 甘肅 730050）

在5G網絡部署過程中，5G單元可以用作獨立的宏覆蓋網絡，也可以用作覆蓋和增加現有LTE網絡帶寬的小站。無論采用何種網絡模式，均可利用雙連接技術實現LTE與5G系統之間的連接應用，進而提升網絡系統無線電利用率，從而減少系統傳輸延遲，最后提高用戶和系統性能。

5G；雙連接技術；應用分析

5G和LTE之間的雙連接具有額外的優勢。這是通過實施有效的區域協調以及在不同標準、不同頻率范圍、不同站和不同業務需求之間靈活高效地分配資源。本文探討了5G LTE鏈路重復應用的必要性，忽視了5G雙連接體系結構的特點，并闡述了5G雙連接體系結構的選擇，為5G雙連接技術的未來應用提供了參考。

1 LTE/5G雙連接技術簡介

1.1 LTE/5G雙連接部署場景

3gppremise-14定義了同質網絡和異構網絡的兩個典型LTE和5GNR部署方案。LTE和5G NR基站均為kol定位站點，提供相同的重疊覆蓋范圍。在這種情況下，LTE和5G NR是所有的宏觀臺站或所有的小臺站。在這種情況下，宏觀臺站和小型臺站同時分布。LTE可以提供宏覆蓋范圍，5G NR充當提高覆蓋范圍和熱點容量的小站。LTE“宏站”和小型5G站可以共同定位，也可以不共同定位。對于聯合定位的小型站，通常是用長光纖制造的，目的是在性能較差的情況下去除RH。

1.2 LTE/5G雙連接協議架構

5G網的建設是一個循序漸進的過程。初始階段，基于現有LTE網絡和5G無線電系統的5G熱點可以連接到現有LTE核心網絡，從而快速部署和驗證5G系統方案。完成5G核心網絡后，5G系統可以構建獨立的網絡。在這種情況下，LTE系統雖然可以提供高速數據服務和更高的服務質量，但在覆蓋面不足的一些地方，LTE系統仍然可以提供更好的覆蓋面。

考慮到這些不同的5G部署方案，3gppremise-14定義了不同的LTE/5G雙連接型號：3/3a/3x、4/4a和7/7a/7x。在LTE/5G 3/3a/3x雙連接模式下，LTE和5G基站連接到LTE核心網絡，用戶在不同的雙連接模式下具有不同的用戶協議體系結構。

MeNB或SeNB使用，也可以同時來自MeNB和SeNB。MCG載體（MCG是MeNB控制的一組服務細胞）、scG載體（SCG是SeNB控制的一組服務），以及單獨的梁和單獨的分離式承載。

2 5G雙連接技術應用影響分析

5G網罩是4G網罩的子集。在此基礎上，網絡中可能存在長時間的雙連接。由于傳統的2G/3G/4G網絡中沒有采用雙連接技術，因此在5G網絡中應用雙連接技術對網絡規劃、優化、運行和維護產生了全面影響。

2.1 雙連接對網絡規劃部署的影響

與傳統或5GSA網絡體系結構相比，采用雙連接提高了訪問級別。例如，Option3/3a/3x在用戶局域網和控制局域網中都存在LTE連接和5G連接。因此，我們可以從EPC和UTRAN兩個方面解決雙聯應用對規劃和部署的影響。

EPC包括對EPC評估、更新、規劃和擴展。由于EPC版本更新的影響，現有的4個GEP需要更新，以確保數據敏感性和報告功能，升級后支持NR的主要網絡是EPC。

關于EPC處理能力的評估和擴展，鑒于EPS處理能力屬于高帶寬5G，考慮當前EPC處理能力是否能夠滿足引入NI后的需求，以及當前EPS是否不足，有必要規劃和擴展EPS。最后，關于KN接口的評估和擴展，例如在S1-U接口引入NR后，如果5G終端的滲透率很高，則S1-U上的流量增加，以判斷S1-You的當前帶寬是否可以滿足，如果S1-U的當前帶寬不足，應規劃S1-U的新帶寬，以及S1-U傳輸相關的S1-U帶寬的擴展。

對于S1-Mrs接口，引入NR后，如果5G終端的滲透率較高，S1-ms的流量將會增加，因此需要評估S1-ms的當前帶寬是否能夠滿足要求。如果S1-ms當前帶寬不足，則需要規劃新的S1-U帶寬并擴展S1-ms帶寬，這將導致S1-ms傳輸設備的擴展。

UTRA包括對UTRA的評估、現代化、規劃和擴展的影響。一是eNodeB的更新，必須更新，才能與NR相關的用戶級和控制級數據和信號處理兼容。二是，需要評估和擴展eNodeB的處理能力。由于5G的實際速度很高，因此有必要驗證eNodeB的當前處理能力是否能夠滿足NR引入后的要求。如果eNodeB的當前處理能力不足，則需要擴展eNodeB硬件。最后是RAN接口的評估和擴展。對于X2-C計劃，在雙連接方案中，信號控制級別由NR通過接口X2-C從gNB傳輸到eNodeB，然后通過S1-Mrs發送到EPC。因此，NR的引入需要對X2-C進行新的規劃，以確保帶寬和其他QoS能夠滿足NR信號的傳輸要求。對于X2-U規劃，用戶數據必須借用eNodeB的Option3方案需要添加x2-U規劃，以確保帶寬和其他QoS能夠滿足NR數據傳輸要求。

2.2 雙連接對網絡承載的影響

從傳統網絡媒體類型來看，采用5G雙連接技術使得媒體非常復雜。與傳統的2G/3G/4G和5GSA網絡相比，UE需要同時連接LTE和NR，相應的5G介質類型大幅增加。傳統的2G/3G/4G網絡的介質類型可以被視為毫微微節點，介質類型的增加極大地影響了網絡規劃建模、網絡優化以及操作和維護。

與傳統的網絡體系結構相比，雙連接帶來的介質類型的增加會使容量建模變得更加復雜，而隨著5G服務類型的增加，復雜性也會增加。在傳統的2G/3G/4G網絡問題中，由于只有一種媒體，問題的主體是清楚的。

2.3 雙連接對容量的影響

雙連接技術適用于4G基站、覆蓋范圍不同的5G 3.5 GHz基站和28 GHz基站，也可應用于4G和5G基站之間的情景。隨著雙連接的引入，從傳統LTE網絡的角度介紹了NR的容量增加的MR-DC。在這里，LTE-Advanced（LTE-A）和5G網絡經過測試和審查，以評估4G和5G之間的雙連接帶來的容量增長。首先，在LTE-A-Carrier （ca）聚合單元上進行雙連接測試，終端同時從兩個不同的eNodeB接收多個信號，速度約為當前標準LTE的三倍。

其次，在outfield 5G中測試了雙連接技術，終端同時連接到基站3.5 GHz和基站28 GHz。根據3GPP的定義，NR容量是lte的20倍。根據雙連接驗證測試結果，可以預計NR的引入將導致容量大幅增加。從傳統LTE網絡的角度來看，引進雙連接后，為了適應雙連接，無線電資源的管理增加了許多新的管理方案，如雙連接與非雙連接之間的eu上下文切換、不同站之間的MN切換、不同站之間的SN切換。由于大部分增加的過程都是由于雙連接造成的，因此傳統的2G/3G/4G網絡中沒有類似的過程，給網絡優化帶來了新的挑戰。

2.4 5G建網初期雙連接架構建議

根據4G網絡的現實情況，如果運營商選擇5G NA網絡快速分銷和銷售5G，EPC將在初始階段連接5G NR，可供選擇的選項為3/3a/3x。在這三種體系結構中，Option3/3a/3x、Option3由于現有網絡BBU有限、投資高和反向投資，因此很難為一般操作人員接受。因此，相對來說，Option3x體系結構是傳統運營商在網絡建設初期從LTE逐步發展到NR的最佳選擇。

3 應用分析

3.1 LTE-5GNR應用場景

LTE-5GNR技術的應用主要是對同構網絡結構以及異構網絡數據進行連接。同構網絡主要是將固定區域基站內重復數據進行連接。后者主要是指在 LTE-5G NR 雙連接不同速率的狀態下，實行基站內連接處理結構的覆蓋范圍調整。即：關于 LTE-5G NR 雙連接空間中的部署場景調節，均是按照雙趨向連接法進行互動性連接，它是網絡無線資源利用調節的主要形式，起到了降低 LTE-5G NR 雙連接延時時長，提高LTE-5GNR的性能的作用

3.2 LTE-5GNR雙連接對覆蓋的影響分析

引入LTE-5GNR雙連接后，在規劃階段分析LTE-5GNR網絡覆蓋面非常重要。網絡建設初期，頻段以高頻波段為主，高頻電磁波在傳播過程中損失較低，低頻電磁波路徑損失較大。

覆蓋“區計算”確定一個LTE站的覆蓋面積約為3.8 平方公里，一個NR站的覆蓋面積約為1.3 平方公里，同一位置的NR站的吞吐量遠小于LTE站。如果LTE-5GNR在網格建設初期假設1： 1的比率，那么5G站將只獲得4G站的吞吐量。為了達到同樣的吞吐量，4G站、5G“宏站”和小型“覆蓋站”必須大規模添加。

4 結語

綜上所述，在未來的5G網絡中，無論網絡模式如何，5G和LTE系統之間的雙連接技術都可用于各種應用方案，以減少延遲并提高吞吐量和可靠性。本文通過研究5G和LTE之間的雙連接技術特點，分析了5G和LTE之間的雙連接技術對未來5G網絡的影響，并為今后5G網絡中采用雙連接技術提供了參考。

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