5G NSA用户面和控制面相关探究

romayzy1

摘要：本文从用户面和控制面两个角度分别阐述了5G NSA的相关概念，对5G的基本常识点进行了说明，并且先容了OptionX的分类说明及5G NSA所代表的Option3中的两种分流方式。

1、从用户面和控制面两个角度阐述5G NSA

5G NSA,从用户面来说，又称为MR-DC。MR-DC是Multi-RAT Dual Connectivity的简写。简单的说，DC是UE和两个基站连接的工作模式，而MR指的是多种RAT（Radio Access Technology），即多种无线接入技术。大家电信现在使用的RAT是E-UTRA（4G）和NR（5G）。因而，MR-DC就是UE和一个eNB（4G基站）及一个gNB（5G基站）连接的工作模式。

  处于DC模式的UE，占用两个eNB的小区资源；在控制面，终结S1-MME（即和MME建立了UESpecific的S1连接）的eNB称为Master Node，简称MN，另一个称为Secondary Node，简称SN。MN的小区构成Master Cell Group，简称MCG；SN的小区构成Secondary Cell Group，简称SCG。

处于DC模式的UE，MCG和SCG都至少包含一个小区，这个“特殊”的小区就是MCG或SCG的SpCell（可理解为Special Cell），即主小区（Primary Cell）。UE在这个小区进行MCG或SCG的随机接入（Random Access）。MCG的SpCell称为PCell；SCG的SpCell称为PSCell。

处于DC模式的UE，占用两个eNB的小区资源；在控制面，终结S1-MME（即和MME建立了UESpecific的S1连接）的eNB称为Master Node，简称MN，另一个称为Secondary Node，简称SN。MN的小区构成Master Cell Group，简称MCG；SN的小区构成Secondary Cell Group，简称SCG。

处于DC模式的UE，MCG和SCG都至少包含一个小区，这个“特殊”的小区就是MCG或SCG的SpCell（可理解为Special Cell），即主小区（Primary Cell）。UE在这个小区进行MCG或SCG的随机接入（Random Access）。MCG的SpCell称为PCell；SCG的SpCell称为PSCell。

如果MCG或SCG包含多于一个小区，即除了SpCell，还包含一个或多个Scell，则表示MN或SN配置了CA（Carrier Aggregation），即载波聚合。DC和CA相互独立，可同时启用 —— 两者在协议栈的位置不同：CA在MAC（Medium Access Control）实现，DC在PDCP（Packet Data Convergence Protocol）实现。

  UE和eNB之间的用户面连接，称为DataRadio Bearer，简称DRB。相对应的，UE和eNB之间的控制面连接，称为Signalling Radio Bearer，简称SRB。SRB分为SRB0、SRB1、SRB2，和SRB3（只适用于EN-DC和NGEN-DC），大家常说的RRC连接状态，就取决于SRB1或SRB2是否存在。如果没有说明，Uu接口的协议中“Bearer”一般指DRB。

EPS承载是UE和PGW之间的用户面连接，DRB是EPS承载的构成部分。一个EPS承载包含一个S5/S8承载、一个S1承载和一个DRB。在Uu接口上，DRB是在PDCP定义的，向上层提供用户面数据传送服务的载体，也称为“无线承载”。每个DRB在eNB和UE上都有对等的PDCP实体。也就是说，eNB或UE上层看到的一个“无线承载”，就是eNB或UE的一个PDCP实体。

  处于DC模式的UE，DRB共有三种：MCGBearer、SCG Bearer和Split Bearer。MCG Bearer是一种DRB，SCG Bearer和Split Bearer是另外一种DRB。MCG Bearer和Split Bearer的PDCP实体在MN上，SCG Bearer的PDCP实体在SN上。从上层的角度看，MCG Bearer和Split Bearer存在于UE和MN之间，SCG Bearer存在于UE和SN之间。

从PDCP实体的角度看，RLC实体就是UE和eNB之间的“数据”传送服务的载体，只不过，这里的“数据”不是原始的用户面数据，而是PDCP实体处理后的PDCP PDU。MCG Bearer的PDCP实体，关联MN的RLC实体；SCG Bearer的PDCP实体，关联SN的RLC实体；Split Bearer的PDCP实体，关联MN和SN的RLC实体。从PDCP实体的角度看，关联一个RLC实体，就是多一个传输通道。

仅从传送服务的角度来说，RLC的“通道”和PDCP的“承载”是相似的，可以把RLC实体对PDCP实体提供的通道称为RLC Bearer。MN的RLC实体提供的通道是MCG RLC Bearer，SN的RLC实体提供的通道是SCG RLC Bearer。在后面会看到，当协议提到“MCG”或“SCG”字眼时，都是和RLC实体位置一致的，因为RLC实体和MAC实体，以及更底层的载波资源是紧密结合的。

  MR-DC和NSA组网可视为同一件事的两种表述。NSA侧重于表述RAN（Radio AccessNetwork）的组网架构，即RAN节点（eNB和gNB）和核心网络（EPC或5GC）之间的连接；MR-DC侧重于表述网络和UE的工作模式，即RAN节点和UE之间的数据传送。NSA组网是MR-DC的网络基础，而MR-DC是NSA组网的具体应用。

2、Option X的相关释义

对应RAN的组网架构（3GPP TR 38.801），3GPP将EN-DC称为Option3系列，NE-DC称为Option 4系列，NGEN-DC称为Option7系列。如果从DC的定义出发，NE-DC包含了MN和SN，可归入5G NSA组网。

   第一步，Option 3（EN-DC），5GC尚未成熟，沿用EPC，引入gNB作为SN增加带宽；第二步，Option7（NGEN-DC），5GC已经成熟，将EPC替换为5GC，保留MN和SN的关系；第三步，Option4（NE-DC），NR覆盖基本完善，将MN和SN对调，gNB作为MN；第四步，Option 2（5G SA），eNB不再作为SN使用，4G再次成为独立网络，逐步退出历史舞台。

3、Option 3中的两种分流方式

   如果SGW发送数据给MN，通过Split Bearer发送给UE，类似于DC的3c，称为Option 3；如果SGW发送数据给SN，通过SCG Bearer发送给UE，类似于DC的1a，称为Option 3a；如果SGW发送数据给SN，通过Split Bearer发送给UE，称为Option 3x。

Option 3x的Split Bearer，和Option 3的Split Bearer不同之处，在于PDCP实体在SN，不在MN。如果Option 3x的Split Bearer不用MCG RLCBearer，等同于Option 3a的SCG Bearer，因而，Option 3x可灵活的回退为Option 3a。Option 3x结合了Option 3（有Split Bearer）和Option 3a（减少MN资源占用）的优点，是运营商普遍的选择。（Everyone loves Option 3x）

在Option 3a和Option 3x中，DRB的PDCP实体都在SN。但是，和DC相似的，从MME和SGW的角度看，所有S1承载都是MN的。MN是通过E-RABMODIFICATION INDICATION修改的，MME和SGW都认为新S1-U地址是MN的。从MME和SGW的角度看，不存在MCG Bearer、SCG Bearer和Split Bearer的区别，也不存在3c分流和1a分流（DC）的区别，或Option3、Option 3a和Option 3x（EN-DC）的区别。