5G切換如何實現0毫秒中斷
為了實現0ms 用戶面中斷,LTE就有在切換期間保持源eNB連接,這個也應考慮用于NR。而對于DC(NR-NR),如何將UE從MeNB重新配置為SeNB,以針對0ms 用戶面中斷。
在LTE中,以下示出了以切換執(zhí)行階段為重點的切換過程,即僅步驟7到步驟11。

根據上圖,我們可以看到切換執(zhí)行期間的時延主要包括以下幾個方面:

在NR中,超過50ms的切換時延是不可接受的。NR內移動性的移動性中斷時間目標應為0ms。因此,如何實現0ms的移動性中斷?
在Rel-14中,3GPP研究了LTE的時延減少技術,并提供了兩種潛在的解決方案來減少切換期間的時延。一種解決方案是無RACH切換。另一種解決方案是“先做后斷(make before break)”,這要求UE在切換期間保持與源eNB的連接。
在無RACH切換解決方案中,可以在切換期間跳過RACH過程,因此可以減少上表中從步驟9.3到步驟10的中斷時間,而且還引入了用于等待預配置周期UL資源的附加中斷。然而,根據當前LTE討論,僅當網絡能夠預先獲得目標小區(qū)的TA值的內容并且目標小區(qū)的TA值為零或等于源小區(qū)的TA時,才使用無RACH切換。在大多數情況下,無法滿足這些條件。
在針對LTE討論的“先做后斷”解決方案中,UE可以在接收到切換命令之后繼續(xù)與源eNB進行數據傳輸,直到RACH被啟動。在此解決方案中,可進一步分為以下兩種情況:
Case 1:如果只使用“先通后斷”,最多可減少35ms的中斷時間,包括15ms(步驟7)和20ms(步驟9.2)。
Case 2:如果“先通后斷”與“少RACH”相結合,則減少的中斷時間最多為43.5ms減去預調度UL授權的時間,其中43.5ms包括15ms(步驟7中)和20ms(步驟9.2中)以及2.5ms(步驟9.3中)以及1ms(步驟9.4中)和5ms(步驟10中)。
無論使用上述哪種情況,都無法實現0ms移動性中斷。此外,RLC和MAC將在切換時重置,這可能會增加數據傳輸的延遲。
NR內移動性的雙連接
目前,由于具有DC能力的UE具有同時向MeNB和SeNB進行傳輸的能力,因此可以考慮使用DC框架來實現NR內移動性的0ms中斷時間。詳情如下所示。

步驟1:首先將S-gNB添加為SeNB。
當UE移動時,S-gNB可以通過SeNB添加過程被配置為到UE的SeNB。在LTE中,有兩種可能的DC解決方案,或者在主eNB中的PDCP層拆分承載,或者由SGW通過不同的eNB路由單獨的承載。對于分離承載,建立Xn上的數據路徑,并在S-gNB中初始化RLC、MAC和PHY層,并作為UE中的輔助協(xié)議實例,這將避免在切換時重置這些協(xié)議的需要。因此,DC中的分離承載似乎更適合實現0ms移動性中斷。
步驟2:在M-gNB和S-gNB之間執(zhí)行“角色更改”。
隨著UE向S-gNB移動,M-gNB和S-gNB之間的角色改變需要通過Xn接口上的信令交換發(fā)生。“角色改變”是LTE DC中添加的新操作,這意味著RRC、PDCP和CN連接從M-gNB重新定位到S-gNB。在這種情況下,UE不需要L2重置,并且M-gNB和S-gNB中的小區(qū)總是被激活的,因此數據傳輸可以繼續(xù)并且不會發(fā)生中斷。
圖3說明了一種可能的程序。(源)M-gNB決定何時觸發(fā)角色更改過程。一旦觸發(fā)角色改變,(源)M-gNB可以向(源)S-gNB提供安全密鑰,并且(源)S-MgNB經由(源)M-gNB向UE重新配置RRC和PDCP層。
在接收到RRC重新配置之后,在UE和(源)S-gNB之間建立新的RRC連接,并且維持UE和(目標)M-gNB之間的舊RRC連接。在這種情況下,盡管UE具有兩個同時的RRC連接,但UE僅使用該新的RRC鏈接來與網絡通信。在該步驟中,(源)S-gNB變?yōu)樾碌腗-gNB,并觸發(fā)與S-GW的路徑切換。
當(源)M-gNB從SGW接收到結束標記分組時,它知道在結束標記分組之前有多少PDCP SN可用于緩沖數據,并向(源)S-gNB vis SN狀態(tài)報告消息發(fā)送下一個PDCP SN。在此過程中,(源)M-gNB可以決定如何有效地處理其緩沖的數據傳輸,例如,如果其鏈路質量不差,則(源)M-gNB還可以將緩沖的數據拆分到UE,否則(源)M-gNB通過(源)S-gNB向UE發(fā)送所有緩沖的數據。當從(源)M-gNB接收到結束標記分組時,(源)S-gNB將使用新的安全密鑰并啟動PDCP層以直接處理來自S-GW的數據。
從UE的角度來看,它在角色更改期間具有兩個安全密鑰。一個密鑰由(源)M-gNB用于分割數據,另一個密鑰被(源)S-gNB用于直接來自SGW的數據。為了避免UE不知道在角色改變期間應該使用哪個安全密鑰,可以同時使用兩個安全密鑰。
步驟3:釋放S-gNB。
當UE離開(源)M-gNB的覆蓋范圍時,(源)S-gNB可以使用SeNB釋放過程來釋放(源)M-gNB。

此外,在某些情況下,此解決方案可以簡化,也就是說,S-gNB添加和角色更改這兩個步驟也可以合并為一個步驟。
與增強型LTE切換相比,由于UE與S-gNB之間預先建立了數據路徑,并且UE可以同時與M-gNB和S-gNB傳輸數據,并且UE不需要L2重置,因此在切換期間可以繼續(xù)數據傳輸。因此,可以減少上表中列出的所有中斷時間,并且可以實現0ms的中斷。
然而,為了支持0ms移動性中斷,UE是否應該支持整個DC特性?
眾所周知,在當前機制中,DC支持許多新功能,包括:
Split bearer/SCG bearer
PDCP reordering for split bearer
Flow control
New measurement events for PSCell
S-RLF
Bearer type change
SCG change
在切換期間,無論在源eNB還是目標eNB中,都只考慮一個小區(qū),如果確定了目標小區(qū),則不會改變。因此,如果DC框架用于切換,則僅涉及MCG中的PCell和SCG中的PSCell,因此可以簡化DC特征,并且可能不需要SCell監(jiān)視、PSCell的新測量事件(用于PSCell改變)、S-RLF、承載類型改變和SCG改變。
如上所述,為了實現0ms的移動性中斷,需要將分離承載配置給UE,并且M-gNB基于其鏈路質量決定將緩沖數據分離給UE或者經由S-gNB將所有緩沖數據發(fā)送給UE。如果執(zhí)行了拆分操作,則需要PDCP重新排序功能。如果來自M-gNB的數據是經由S-gNB傳輸的,則需要流控制特征來避免S-gNB中的網絡擁塞。
基于以上分析,除了一些主要特征,例如分離承載、PDCP重新排序和流控制,UE不應該支持用于實現0ms移動性中斷的全部DC特征。
NR間移動性的雙連接
對于NR間移動性,由于eLTE和NR之間存在接口,并且eLTE和NR都可以連接到同一個新內核,因此可以實現0ms的中斷時間。因此,eLTE NR移動性也應支持0ms中斷。
為了實現eLTE NR移動性的0ms中斷,可以重用具有NR內移動性角色變化的類似DC的解決方案。

與eLTE NR移動性不同,LTE-NR移動性可能具有不同的處理。如果LTE可以連接到新的核心,并且LTE和NR之間存在接口,則可以實現0ms的中斷時間,這與eLTE NR移動性的情況類似。但如果LTE僅連接到EPC,這意味著LTE和NR不能共享核心網絡,則需要在EPC和新核心之間進行數據轉發(fā),這很難實現0ms中斷。