【原】脚踩两条船的手机有多浪---5G网络中双连接,载波聚合和SUL

进入5G(NR)时代后在无线网络中的双连接（DC）除载波聚合(CA)外，新增加了SUL（SDL）。这就使得5G终端象风流倜傥的“韦小宝”可以脚踩“两条船”，左拥右抱地在多个小区之间进行数据上传和下载；它们的故事是从这里开始的......

       载波聚合（CA）是3GPP在R10版本提出的,其主要是为了满足LTE下行峰速1 Gbps，上行峰速500 Mbps的目标。

      载波聚合（CA）是将2个或更多的载波单元（ComponentCarrier，CC）聚合在一起，以支持更大传输带宽（LTE中最大为100MHz）；每个载波单元对应一个独立的小区。

      为了高效地利用零碎的频谱，载波聚合可以是相同或不同带宽的载波单元；同一频带内邻接或不同频段的载波单元；

       双连接(DC)是3GPP在R12版本推出的功能，用于小区之间的能力增强。而载波聚合(CA) 的目标是利用多个载波之间的无线资源来提高终端吞吐量。

     5G（NR）网络的双连接(EN-DC\NE-DC\NGEN-DC)是3GPP在R15版本中推出的新标准；双连接与载波聚合非常相似，终端使用两个以上小区进行通信；而它们的之间区别主要在于应用场景和实现方式不同。

       根据3GPP 36.300定义双连接（DC）只是一种操作模式;在这种模式下终端在RRC可以配置多路接收和发射（RX/TX），利用两个不同调度器调度无线资源；这两个调度器分别位于两个eNBs中，即Master eNB和Secondary eNB；它们之间通过X2接口,以非理想的回程方式连接。

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双连接定义

• Master enb (MeNB)是S1-MME中S1-MME和S1-U的终结点；

• Secondary eNB 是网络提供另外无线资源站点；

• 主小区组（Master Cell Group）是一组与主站点（MeNB）相关的服务小区，由PCell和可选的一个或多个SCells组成；

• 次小区组（Secondary Cell Group ）是一组与服务相关的小区（SeNB），由PCell和可选的一个或多个SCells组成；
  

• 协议规定MCG承载，只是无线资源在MeNB和仅使用MeNB资源的承载；
  

• SCG承载者是无线资源位于SeNB和仅使用SeNB资源的承载；
  

• Split承载是使用MeNB和SeNB无线资源，进行MeNB和SeNB之间信息传递；
  

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双连接协议和架构

       双连接中承载（Bearer）使用方式取决于其在无线协议架构中设置方式。双连接中有三类承载: MCG bearer, SCGbearer和split bearer，如下图所示：

RRC位于MeNB；而SRBs总是配置为MCG承载类型，只使用MeNB无线资源。

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双连接特点

• 双连接(DC)结构中允许UE通过主(Master) eNodeB (MN)和次(Secondary) eNodeB(SN)在两个小区组上同时发送和接收多个载波上的数据
  

• 双连接用于非理想的回程方式，节点之间延迟相对较大；
  

• 双连接可以增加用户吞吐量，提供可移动性健壮性，并支持eNodeBs间负载平衡；
  

• 在双连接中（各）载波承载的用户业务在PDCP层进行分离，数据承载分担承载；
  

• 在双连接中UE有两个C-RNTI:一个在MCG中，另一个在 SCG中;终端有一个始终激活MCG和一个SCG小区；在MCG和一个SCG小区分别有各自的PUCCH资源;
  

• 主节点小区(MeNB)和次节点小区(SeNB)的带宽、载波数量、每个载波帧结构(FDD或TDD)等配置是各自独立的；
  

• 控制平面中在MME和MeNB之间只有一个S1-MME连接。
  

• RRC只连接在MeNB小区; 在SeNB中没有RRC实体。SeNB所有RRC配置网络发送到MeNB，然后再通过RRC消息传递给UE。

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双连接控制面(CP for DC)

       双连接中eNB内部控制平面信令是通过X2-C接口的S1-C传递到MME。在双连接中每个UE的S1-C连接只是存在于MeNB和MME之间。每个 eNB应该能够独立处理UEs业务需要；也就是向部分UEs配置Pcell，同时向其他UEs配置Scell。双连接中每个eNB为UE根据业务需求和无线资源情况进行配置的；X2接口传递了MeNB和SeNB之间的相互配合的信令消息。

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双连接用户面(UP for DC)

    在双连接中的eNB用户面（U-plane）架构有两种方式：

     第一种：S1-U只在MeNB中终止，数据通过X2-u接口在MeNB和SeNB之间传输；

     第二种：S1-U可以终结在SeNB。

• 不同承载方式可配置不同的用户面结构。用户面的连接取决于承载选项配置。

• 对于MCG承载，其承载从S-GW通过S1-u连接,到MeNB.终止。
  

• SeNB不参于用户面数据传输；用户面数据只是通过Uu进行的传输。
  

• 对于split承载，其从S-GW通过S1-u连接,到MeNB.终止。通过PDCP进行传输；
  

• 在MeNB和SeNB之间通过X2-u连接。SeNB和MeNB通过Uu 传输承载数据。
  

• 对于SCG承载，SeNB通过S1-U与S-GW直接连接;MeNB不参与其传输；UE通过Uu口传输这类用户面承载数据。
  

• 如果只配置MCG和split承载，那么SeNB中就不存在S1-U终止终点。

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双连接与载波聚合对比

• 载波聚合(CA)允许UE同时从单个eNodeB上发送和接收多个小区载波上的数据；

• 双连接(DC)中仅允许UE通过主eNodeB (MN)和次eNodeB (SN)同时发送和接收来自两个小区组上多个载波上的数据；
  

• CA可以提高峰值速率以及(小区)低负载下用户吞吐量，DC可以提高用户吞吐量，提供移动健壮性，支持eNodeBs之间的负载平衡；
  

• CA用于理想节点间回程(传输)，而DC用于非理想的回程(传输)--节点间的相对延迟较大。
  

• 在CA中用户流量在MAC层被分割；而DC中用户流量在PDCP层被分割。在DC中PDCP层拆分的数据载体称为split bearer。
  

• CA与DC不是互相排斥，相反它们可以在同一个小区中共同实现，例如，主小区组(MCG)中有多个载波，次小区组(SCG)中有多个载波。
  

      在双连接（DC）中UE有两个身份: 一个是在MCG中的C-RNTI;另一个是SCG中的C-RNTI;

     在CA中UE只有一个(共同的)C-RNTI,它使用在所有的小区载波中；而且只有在Ppcell上有一个PUCCH。

     终端（UE）在MCG中有一个始终激活的小区，在SCG中也有一个始终激活的小区;在MCG和SCG中UE有单独的PUCCH资源。

上行（下行）补充链路（SUL/SDL）

    5G(NR)中引入了上行和下行补充链路（SUL/SDL=supplementary uplink/supplementary downlink）。其中SUL和SDL分别是一个独立的小区，主要用来承载NR覆盖边缘的用户上行（下行）无线链路及承载；

      上行补充链路（SUL）可以补充高频NR小区的上行覆盖。终端可以通过正常上行链路(normal uplink，NUL)或SUL进行上行传输。当上行载波信号变差时，终端可以从NUL切换到SUL。

       如上图所示，UE正常的上行链路称为UL，补充的上行链路称为SUL。2.6G小区的SUL采用1.8G频段；其频点较低，信号损耗较小可以保证上行的覆盖。

       启用SUL（或SDL）后，终端可以在UL（DL)和SUL(SDL)之间动态选择；也就是在同一个时刻UE只能选择UL（DL)或SUL(SDL)进行数据的传送，不能同时在两个上(下）行链路上发送数据。这个是SUL（SDL)与CA最大的区别。

     双连接、载波聚合SUL对比

     ，尽管应用场景不同，终端在双连接、载波聚合和SUL/SDL中都连接在两个以上小区，但连接和使用方式不同。下图对双连接、载波聚合和SUL载波使用情况描述了；

      双连接是在主、辅基站组之间完成；它们可是4G或5G小区，也可是4G+5G或5G+4G小区之间完成；载波聚合只是在4G或5G系统内小区之间进行；而SUL(SDL)只是在5G系统内部实施进行；使用SUL或SDL的终端则是占用解耦的上行或下行小区；三种技术要点见下表： 

	CA	DC	SUL
英文名称	Carrier Aggregation	Dual Connectivity	Supplementary Uplink
3GPP协议	R10	R12	R15
中文名称	载波聚合	双连接	上/下行补充
无线应用	LTE，NR	LTE，NR，LTE+NR	NR
耦合	上下行耦合	上下行耦合	解耦
载波应用	Pcell+Scell	MCGs+SCGs	DL+UL+SUL