3GPP中Relay架构的解析

【摘要】 中继技术是一种关键的增强型无线通信技术，它为小区带来更大的覆盖范围和系统容量。本文将主要探讨3GPP LTE-Advanced标准中的Relay架构。

【关键词】 中继 LTE-Advanced 架构

3GPP致力于优化LTE系统的峰值速率、时延、系统容量以及小区边缘的频谱效率等指标，形成相关的技术提案和标准。本文要探讨的中继技术正是其中之一。

中继技术指的是宿主基站（DeNB）与UE不是直接交互，而是通过中继站（RN）转发。中继的主要作用是扩大小区的覆盖范围和提高系统容量。固定中继主要用于广域覆盖、盲区覆盖、城市热点、室内热点区域等。移动中继主要用于高铁场景，如欧洲之星、新干线、和谐号。

固定中继的架构是在DeNB中添加了“归属eNB网关（Home eNB GW）”的功能，即“代理S1/X2”。每个UE承载都有一个相应的GTP隧道，从UE的SGW/PGW到DeNB的GTP隧道在DeNB处切换到一一映射的从DeNB到RN的GTP隧道。在下行，由DeNB基于UE承载的QCI执行UE承载到RN承载的映射；在上行，由RN基于UE承载的QCI执行UE承载到RN承载的映射。RN与DeNB之间、以及DeNB与MME之间以S1接口相连。DeNB处理并转发RN与MME之间的所有UE专用的S1信令。DeNB对S1-AP消息的处理包括对S1-AP UE ID和GTP TEID的修改，其他内容保持不变。所有非UE相关的过程在本地处理。DeNB的S1-AP代理的功能对于MME和RN来说是透明的，也就是说，从MME的角度来看，RN服务的UE是连接到DeNB的；从RN的角度来看，RN是直接与MME交互的。RN与DeNB之间、以及DeNB与其他基站之间以X2接口相连。DeNB处理并转发RN与其他基站之间的所有UE专用的X2信令。DeNB对X2-AP消息的处理包括对X2-AP UE ID和GTP TEID的修改，其他内容保持不变。所有非UE相关的过程在本地处理。S1和X2接口信令数据包被映射到Un无线承载。

移动中继的协议栈架构包括架构一和架构二。移动中继的架构一是基于固定Relay的Alt1架构，即完整的L3 Relay，对DeNB是透明的。移动中继服务的UE的上行S1-U和S1-MME数据包通过移动中继的用户面EPS承载从RN发送至RN P/SGW，类似地，下行S1-U和S1-MME数据包反之由RN P/SGW发送至RN。移动中继的切换流程重用现有的UE切换流程，除有必要的修改或改进之外。UE的PDN连接和RN的PND连接在移动中继切换的过程中予以保持。移动中继切换对UE是透明的。移动中继的架构二是基于固定Relay的Alt2架构。移动中继的SGW/PGW和Relay GW位于移动中继附着的DeNB（称为initial DeNB）。即使移动中继切换到其他的DeNB，它的SGW/PGW仍然位于initial DeNB。UE的EPS承载对目标DeNB来说是透明的。切换流程同架构一，区别仅在于移动中继的SGW/PGW位于initial DenB。

其他架构例如移动中继设备中包括有两个R10中继实体，从网络侧来看，每个RN小区都有各自的ECGI，因此认为是两个独立的小区；从UE侧来看，每个RN小区虽然有各自的ECGI但是其PCI相同，因此认为是同一个小区。首先移动中继设备中的中继实体之一接入DeNB1的小区，相应地所有UE接入RN小区1；当列车移动到DeNB2的小区覆盖范围内，则另一个中继实体接入DeNB2的小区并激活RN小区2；通过改进的S1/X2切换流程，在RN小区1下的UE承载转移到RN小区2；转移完成后，RN_UE1断开与DeNB1小区的连接并释放S1/X2连接。由此完成了从DeNB1的小区切换至DeNB2的小区的过程。虽然在R12中未被采用，但后续待进一步研究。

本文主要讨论了3GPP中relay架构的解析，包括固定中继和移动中继的应用场景和协议栈架构。从以上分析可以看出，中继技术将在移动通信的发展中承担了越来越重要的作用。

参 考 文 献

[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

作者简介：

陈思（1985-），女，汉族，江西樟树人，国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心审查员，毕业于东南大学，专业方向为通信与信息系统。