无线网络双连接与载波聚合

双连接简介

双连接(DC-Dual connectivity)是3GPP R12中新增一项功能；用于增强无线网络蜂窝小区连接,类似于载波聚合(CA);双连接目的是利用多个载波的无线资源来提高终端(UE)吞吐量。DC和CA之间区别在于应用场景和实施不同。

根据3GPP 36.300定义双连接(DC)是一种操作模式,可为处于RRC CONNECTED模式,具有多个接收/发送(Rx/Tx)功能的终端(UE）配置使用两个eNB、两个不同调度流程的无线资源;两个eNB分别通过 X2接口上的非直达回传。

双连接特点

• 双连接(DC)允许终端UE通过主eNodeB(MN)和辅NodeB(SN)在两个小区组的多个载波上同时发送和接收数据；

• 双连接(DC)主要用于非理想的回传，其节点之间的延迟相对较大；

• 双连接(DC)可以提高用户吞吐量，提供移动性鲁棒性并支持eNodeB之间负载平衡；

• 在双连接(DC)中用户面流量通过PDCP层在不同载波之间分配，数据承载称为分离承载； 

• 双连接(DC)和载波聚合(CA)并不相互排斥，它们可以一起实施；

• 在双连接(DC)中终端(UE)有两个C-RNTI：一个在MCG，一个在SCG；它在MCG中有一个始终活动小区,在SCG中有另一个始终活动小区;在MCG和SCG中具有各自独立的PUCCH资源

• 主eNB(MeNB)和辅eNB(SeNB)之间配置是独立,这包括：带宽,小区组载波数量，每个载波(FDD或TDD）帧结构等。

• 在控制面中只有一个S1-MME连接，连接于MME与MeNB之间。

• RRC连接仅到MeNB处终止；SeNB中没有RRC实体。网络将所有与SeNB相关的RRC配置发送到MeNB，然后MeNB通过RRC消息发送给UE。

双连接(DC)定义

• 主eNB(MeNB-Master eNB)是连接到S1-MME或同时连接到S1-MME和S1-U的eNB；

• 辅eNB(SeNB-Secondary eNB)是提供其他无线资源的eNB。

• 主小区组(Master Cell Group)是与MeNB相关一组服务小区,包括PCell和一个或多个SCell。

• 辅小区组(Secondary Cell Group)是与SeNB相关一组服务小区,包括PCell和一个或多个SCell。

• MCG承载(MCG Bearer)是无线协议中位于MeNB的资源承载。

• SCG承载(SCG Bearer)是无线协议中位于SeNB的资源承载。

• 拆分承载(Split Bearer)是无线协议中同时位于MeNB和SeNBSplit Bearer资源的承载。

双连接协议和网络架构

在双连接(DC)中,使用的无线协议承载取决于承载设置方式。目前有三种承载类型：MCG承载，SCG承载和拆分承载。下图是这三种承载类型应用场景：

图中未对RRC连接进行显示；它位于MeNB中，其SRB始终配置为MCG承载，仅使用MeNB无线资源。

双连接的控制面(CP for DC）

双连接在eNB间之控制面信令通过X2-C接口信令传递，而与MME的消息则通过S1-C接口完成。 每个双连接 的UE在MeNB和MME之间只有一个S1-C连接。 每个eNB应能够独立地处理终端(UE)的消息，即向一些终端(UE)提供PCell，同时向其他UE提供用于SCG的SCell控制面消息。涉及双连接(DC)某个UE的每个eNB控制其无线资源且主要负责分配其小区的无线资源。 MeNB和SeNB之间相关协调通过X2接口信令执行。

双连接的用户面(UP for DC)

在双连接中用户面有两种架构形式：

1.首先S1-U仅终止于MeNB，使用X2-U将用户面数据从MeNB传输到SeNB

2.其次S1-U也可以终止于SeNB中。

下图显示了特定UE载双连接中所涉及eNB不同用户面连姐性选项。

用户面架构可以配置不同承载选项，其配置承载选项如下

• 对于MCG承载，其承载可通过S-GW的S1-U连接到MeNB中终止。

           SeNB不参与通过Uu口传输这种类型承载的用户面数据。

• 对于拆分承载到S-GW的S1-U连接,在MeNB中终止(PDCP数据已传输)。

• MeNB和SeNB间通过X2-U建立连接。SeNB和MeNB都参与数据发送。

• 承载数据通过Uu口传递。

• 对于SCG承载SeNB通过S1-U与S-GW连接直接;MeNB不参与。

• 在Uu口上传输用户面数据承载。

     如果仅配置了MCG和拆分承载，则SeNB中没有S1-U节点；

载波聚合 (CA) 与双连接(DC) 对比

• 载波聚合(CA)允许终端(UE)通过单个eNodeB上同时在多个载波上发送和接收数据；而双连接(DC)则允许UE通过两个小区组的主eNodeB(MN)和辅eNodeB(SN）内同时在多个载波上发送和接收数据。

• 载波聚合(CA)可以通过利用低负载小区提高峰值速率和用户吞吐量，而双连接(DC)不仅提高用户吞吐量，还支持移动鲁棒性并支持eNodeB之间的负载平衡。

• CA适用于理想的节点之间回传；而DC适用于非理想的回传其主要是节点之间的延迟相对较大。

• 在CA中用户流量通过MAC层在各个载波之间分配，在DC中是通过PDCP层中的各个载波之间分配；因此DC中在PDCP中拆分的数据承载称为拆分承载。

• CA和DC不相互排斥，它们可为同一UE联合实现；如主小区组(MCG)中有多个载波，辅小区组(SCG)中有多个载波；

• 在双连接中终端(UE)有两个标识：其中MCG中一个C-RNTI和SCG中另一个C-RNTI；终端在MCG中具有一个连接小区，在SCG中具有另一个连接小区，并在MCG和SCG中具有单独的PUCCH资源。而在CA中在所有载波上只有一个公共的C-RNTI，且只有在PCell上有一个PUCCH。