5G核心网技术基础自学系列 | MR-DC的总体架构

书籍来源：《5G核心网 赋能数字化时代》

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多无线接入技术双连接(MR-DC) 允许E-UTRA和NR接入以不同的组合方式连接到核心网， 从而使支持多收/多发(Rx/Tx) 功能的UE可以同时使用E-UTRA和NR接入的无线资源， 与核心网的连接则由其中的一个RAN节点来控制。根据配置(稍后描述) ， 核心网可以是EPC或5GC。

无线接入网架构包含的节点如表12.2所示。

表12.2 无线接入网所含节点

DC的总体原理保持不变， 即控制UE向核心网控制面连接的RAN节点(即主节点) ，为具有多收/多发(Rx/Tx)能力的UE提供用户面无线资源。用户面无线资源由主节点控制， 或由辅节点控制， 或由主辅节点共同控制。主RAN节点提供到核心网的控制面连接，管理所有与核心网相关的NAS信令， 以及和核心网/UE相关的到核心网的信令。SN仅通过用户面连接核心网。根据MR-DC承载的类型，来自SN的用户面可以直接连接核心网(SN端接)，或者由X2/Xn接口通过MN用户面传送用户数据。MN和SN通过X2/Xn接口相互连接， 包括控制面和用户面。根据UE的小区组配置， UE到RAN的连接对DC用户面的使用会有所不同。从核心网的角度来看，MR-DC的小区组配置是透明的，仅有的影响是从核心网到RAN的用户面可能端接到SN或者端接到MN。

图12.4所示的是具有与核心网的控制面(CP)和用户面连接的MR-DC架构。左图显示主节点和辅节点到核心网网关(GW) (即5GC中的UPF) 都建立了用户面隧道， 右图显示主RAN节点到核心网网关之间只有一个用户面隧道：MN端接了通往核心网GW的GTP-U隧道， SN通过Xn-U将用户数据转发到MN。Xn-U是两个RAN节点之间的用户面连接。

上面描述的MR-DC架构具有四个不同的变体， 其中一个连接到EPC， 另三个连接到5GC，如12.1节所述。这些变体在下面进一步详细描述。

EPC MR-DC(也称为EN-DC) 包含一个eNB和一个gNB(也称为en-gNB， 以区别于和5GC有控制面连接的gNB) 。在EPC双连接(EN-DC) 中， UE连接到一个作为主节点的eNB和一个作为辅节点的gNB。主节点eNB通过S1 AP/S1-U接口连接EPC， 并通过X2接口连接gNB。SN gNB可以通过S1-U接口连接EPC， 也可以通过X2-U接口连接其他gNB， 这取决于所支持的MR-DC承载的类型， 以及PDN连接使用的MCG、SCG和分离承载的组合。

图12.4 具有核心网连接的通用的MR-DC的总体架构

图12.5 EPC MR-DC架构，在两个不同的RAN节点上建立了两个用户面遂道

5GC MR-DC可能具有以下任何一个配置或者这些配置的组合：

1. NG-EUTRA-NR双连接(也称为NGEN-DC) ：UE连接到一个作为主节点的ng-eNB和一个作为辅节点的gNB。ng-eNB通过NG-C/NG-U(N2/N J3)接口连接到5GC，ng-eNB通过Xn接口连接到gNB。

2. NR-NG-EUTRA双连接(也称为NE-DC) ：UE连接到一个作为主节点的gNB和一个作为辅节点的ng-eNB。gNB通过NG-C/NG-U(N2/N3) 接口连接到5GC， ng-eNB通过Xn接口连接到gNB。

3. NR-NR双连接(也称为NR-DC) ：UE连接到一个作为主节点的gNB和另一个作为辅节点的gNB。主gNB通过NG-C/NG-U(N2/N3) 接口连接到5GC， 通过Xn接口连接到辅gNB。辅gNB可能通过NG-U及接口连到5GC。

图12.6说明了5GC MR-DC的总体架构， 其中NG-RAT可以是主节点或辅节点。

图12.6 5GC MR-DC架构， 两个不同的RAN节点

另外， NR-DC架构也可以用于将UE连接到两个gNB-DU， 其中一个为MCG服务， 另一个为SCG服务， 两个gNB-DU连接到同一个gNB-CU， 在这种情况下， gNB-CU既作为主节点又作为辅节点， 此特性是NR-DC独有的， 源于gNB架构的控制面和用户面的功能，由3GPP TS 38.401定义。图12.4简单描述了NR架构中CU和DU的分离。图12.7给出了3GPP TS 38.401中定义的NR的总体架构， 这个图示只是为gNB-CU/gNB-DU的配置提供参考。gNB可以进一步分解为gNB-CU-CP， 多个gNB CU-UP和多个gNB-DU具有以下关联：

• 一个gNB-DU只能连接到一个gNB-CU-CP。

• 一个gNB-CU-UP只能连接到一个gNB-CU-CP。

• 一个gNB-DU可以连接到由同一个gNB-CU-CP控制的多个gNB-CU-UP。

• 一个gNB-CU-UP可以连接到由同一个gNB-CU-CP控制的多个gNB-DU。

这些实体的功能可以简要描述如下：

对于NG-RAN， 当gNB包含一个gNB-CU和一个或多个gNB-DU时， NG和Xn-C接口终结在gNB-CU上。对于EN-DC， 当gNB包含一个gNB-CU和一个或多个gNB-DU时，S1-U和X2-C接口终结在gNB-CU上。5GC和其他gNB把gNB-CU和连接的一个多个gNB-DU看作一个gNB。

图12.7 5GC NG-RAN的总体架构， NR接入， gNB CU和DU分离

托管用户面NR PDCP功能的节点(例如， gNB-CU、gNB-CU-UP， 以及针对EN-DC的MeNB或SgNB(由承载分离决定) ) 应该监测用户的活动情况。如果监测到用户有一段时间不活动(即控制面或用户面没有数据发送)，则通过E1接口(5GS)或X2接口(EPS) ， 将用户没有活动的情况或(重新) 激活的情况通知与核心网有控制面连接的节点。托管NR RLC功能的节点(比如gNB-DU) 可能会监测用户的活动情况。如果监测到用户有一段时间不活动，则将用户没有活动的情况或(重新)激活的情况通知与核心网有控制面连接的节点(比如gNB-CU或gNB-CU-CP) 。在此对gNB内部架构的细节不做进一步讨论。

对于5GC MR-DC， 不管QoS流的数量是多少， 如果使用5CG承载， 每个PDU会话在RAN和UPF间会有两个N3隧道。对于EPC MR-DC， 两个S1-U隧道建立在RAN和SGW节点之间。