3GPP中Relay架構(gòu)的解析

【摘要】 中繼技術(shù)是一種關(guān)鍵的增強型無線通信技術(shù)，它為小區(qū)帶來更大的覆蓋范圍和系統(tǒng)容量。本文將主要探討3GPP LTE-Advanced標(biāo)準(zhǔn)中的Relay架構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】 中繼 LTE-Advanced 架構(gòu)

3GPP致力于優(yōu)化LTE系統(tǒng)的峰值速率、時延、系統(tǒng)容量以及小區(qū)邊緣的頻譜效率等指標(biāo)，形成相關(guān)的技術(shù)提案和標(biāo)準(zhǔn)。本文要探討的中繼技術(shù)正是其中之一。

中繼技術(shù)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(zhuǎn)發(fā)。中繼的主要作用是擴大小區(qū)的覆蓋范圍和提高系統(tǒng)容量。固定中繼主要用于廣域覆蓋、盲區(qū)覆蓋、城市熱點、室內(nèi)熱點區(qū)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(gòu)是在DeNB中添加了“歸屬eNB網(wǎng)關(guān)（Home eNB GW）”的功能，即“代理S1/X2”。每個UE承載都有一個相應(yīng)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(zhí)行UE承載到RN承載的映射；在上行，由RN基于UE承載的QCI執(zhí)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(zhuǎn)發(fā)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(nèi)容保持不變。所有非UE相關(guān)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(wù)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(zhuǎn)發(fā)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(nèi)容保持不變。所有非UE相關(guān)的過程在本地處理。S1和X2接口信令數(shù)據(jù)包被映射到Un無線承載。

移動中繼的協(xié)議棧架構(gòu)包括架構(gòu)一和架構(gòu)二。移動中繼的架構(gòu)一是基于固定Relay的Alt1架構(gòu)，即完整的L3 Relay，對DeNB是透明的。移動中繼服務(wù)的UE的上行S1-U和S1-MME數(shù)據(jù)包通過移動中繼的用戶面EPS承載從RN發(fā)送至RN P/SGW，類似地，下行S1-U和S1-MME數(shù)據(jù)包反之由RN P/SGW發(fā)送至RN。移動中繼的切換流程重用現(xiàn)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(gòu)二是基于固定Relay的Alt2架構(gòu)。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(biāo)DeNB來說是透明的。切換流程同架構(gòu)一，區(qū)別僅在于移動中繼的SGW/PGW位于initial DenB。

其他架構(gòu)例如移動中繼設(shè)備中包括有兩個R10中繼實體，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)來看，每個RN小區(qū)都有各自的ECGI，因此認(rèn)為是兩個獨立的小區(qū)；從UE側(cè)來看，每個RN小區(qū)雖然有各自的ECGI但是其PCI相同，因此認(rèn)為是同一個小區(qū)。首先移動中繼設(shè)備中的中繼實體之一接入DeNB1的小區(qū)，相應(yīng)地所有UE接入RN小區(qū)1；當(dāng)列車移動到DeNB2的小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)，則另一個中繼實體接入DeNB2的小區(qū)并激活RN小區(qū)2；通過改進的S1/X2切換流程，在RN小區(qū)1下的UE承載轉(zhuǎn)移到RN小區(qū)2；轉(zhuǎn)移完成后，RN_UE1斷開與DeNB1小區(qū)的連接并釋放S1/X2連接。由此完成了從DeNB1的小區(qū)切換至DeNB2的小區(qū)的過程。雖然在R12中未被采用，但后續(xù)待進一步研究。

本文主要討論了3GPP中relay架構(gòu)的解析，包括固定中繼和移動中繼的應(yīng)用場景和協(xié)議棧架構(gòu)。從以上分析可以看出，中繼技術(shù)將在移動通信的發(fā)展中承擔(dān)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(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心審查員，畢業(yè)于東南大學(xué)，專業(yè)方向為通信與信息系統(tǒng)。