一种5G NR系统中终端接入层的实现系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种5G NR系统中终端接入层的实现系统及方法，属于移动通信领域。该系统包括RRC模块、PDCP模块、RLC模块、MAC模块；所述RRC模块包括4G RRC模块和5G RRC模块；所述PDCP模块包括4G PDCP模块和5G PDCP模块；所述RLC模块包括4G RLC模块和5G RLC模块；所述MAC模块包括4G MAC模块和5G MAC模块；所述4G RRC、4G PDCP、4G RLC和4G MAC模块支持E‑UTRAN接入网；所述5G RRC、5G PDCP、5G RLC和5G MAC模块支持5G NR接入网。本发明专利技术使终端接入层满足5G单模，4G单模和MR‑DC模式。

【技术实现步骤摘要】
一种5GNR系统中终端接入层的实现系统及方法
本专利技术属于移动通信
，涉及一种5G移动通信终端的接入层实现系统及方法。
技术介绍
在5G网络架构中，各个系统厂家以及运营商在3GPP讨论时候提出了多种备选方案，重点研究E-UTRAN接入网络和5G接入网络的各种组合方式，在3GPP的接入网工作组78次(RAN78)会议上基本达成一致意见，具体输出标准讨论文稿号是RP-172627，在该文稿中记录了未来5G系统中，各大运营商基本认可采用组合方式，具体有：非独立组网选择3x方案(NSAOption3x(EN-DC))，非独立组网选择7x方案(NSAOption7x)，非独立组网选择4方案(NSAOption4)，以及独立组网方案(SAOption2)和E-UTRAN基站和5G组网选择5方案(LTEconnectedto5GCviaOption5)。在2018年6月的RAN80次会议上，3GPP冻结的5G标准REL15版本，该版本首先完成了NSA中的EN-DC组网方案，包括物理层技术和协议控制，属于3GPP在5G系统中具有里程碑意义的冻结版本，为各家进行5G相关商用产品开发提供了标准支持。此外，在RAN80次会议上同时完成5G系统SA方式的技术讨论，在2018年9月份将提供完成的SA冻结版本。在讨论终端接入层实现之前，首先介绍一下多接入双连接(简称：MR-DC)内容。2018年6月冻结的REL15版本，完成了NSA组网中的EN-DC方案，也称为增强分组核心网络(简称EPC)的MR-DC方案(MR-DCwithEPC)，如图1所示，在该方案中，终端(简称：UE)同时连接到作为主节点(简称MN)的eNB和作为辅节点(简称：SN)的en-gNB。eNB与EPC相连而en-gNB通过X2接口与eNB相连。其中的eNB表示E-UTRAN基站(4G基站)，en-gNB表示向UE提供5G的用户平面和控制平面，核心网则接入到E-UTRAN网络中。EN-DC组网方案将是5G商用的一种前向兼容使用方式，利用了现有的EPC核心网络，兼容目前使用的4G终端，在此基础上增加了新无线(简称，NR，5G空中接口)一个新连接方式，并由此组成了双连接。在移动通信系统中，5G网络的演进不仅仅升级了接入网络，而且在核心网上也做了大量调整，并且命名为5G核心网(简称：5GC)。以5GC作为核心网的MR-DC也存在很多种组合方式，如图2所示。gNB和ng-eNB通过Xn接口实现节点之间的相互连接。gNB和ng-eNB通过NG接口连接到5GC。其中NG-RAN节点通过NG-C接口连接到AMF(AccessandMobilityManagementFunction，接入和移动管理功能)，并通过NG-U接口连接到UPF(UserPlaneFunction，用户平面功能)，其中gNB表示其向UE提供NR用户平面和控制平面协议的终结；ng-eNB表示其向UE提供E-UTRA用户平面和控制平面协议的终结。在具体的操作方案中，由于选择gNB还是ng-eNB作为主节点，将MR-DCwith5GC分成了两种MR-DC方式，即NGEN-DC和NE-DC，如表1所示。表1MR-DCwith5GC的两种组合方式MR-DCwiththe5GC(5G核心网的MR-DC)主站(MN)辅站(SN)E-UTRA-NRDualConnectivity(NGEN-DC)Ng-eNB(5GC)gNB(Xn)NR-E-UTRADualConnectivity(NE-DC)gNB(5GC)ng-eNB(Xn)在3GPP工作组讨论中，具体参见E-UTRAN和新无线(简称：NR)的多连接的技术研究报告TS37.340，重点给出了各种多连接的层2组合方案，在实际工程实现中，网络侧可以直接在该架构基础上进行实现设计。例如图3和图4所示。MN和SN隶属于不同的基站设备，它们存在于不同的基站设备中，各自有独立层2结构和无线资源控制模块(简称：RRC)，MN和SN的RRC模块之间是通过X2接口或Xn接口进行协调通信。但是在终端侧3GPP提供的层2结构，如图5和图6所示。MN和SN的数据在NRPDCP是合并在一起的，并且在3GPP推荐说明MR-DC组网场景中，网络侧的RRC在MN和SN中实现，其中的SN中的RRC受到MN的RRC控制和协调。在具体实现中，根据MN和SN之间接口协调即可实现。但是MR-DC的终端侧，3GPP仅仅推荐使用单RRC来实现。3GPP推荐使用的单RRC来实现MR-DC方案，仅仅从标准角度上讲不存在技术问题，终端和主节点之间存在信令连接，辅节点和终端之间连接时隶属于终端和主节点信令连接，并且MN和SN的RRC信令处理都在终端中完成，所以可以采用单RRC模块来实现。但是在MR-DC中，终端采用单RRC模块来实现MR-DC双连接的无线资源功能是存在一些问题。具体问题如下：第一：从移动通信演进角度来讲，无论是MR-DCwithEPC还是MR-DCwith5GC方案，这种组合较交多，在实际商用终端中，终端不可能仅仅支持一种组合方式。这就要求终端在前期设计的构架上需要灵活支持各种MR-DC方式。如果采用单RRC方式来实现，那么使得RRC很难模块化设计，并且RRC模块设计显得非常复杂，不利于代码后期的升级和维护。第二：随着移动通信网络的演进，在很长一段时间将存在5G和4G网络共存的场景，目前4G终端已经大量商用，因此在MR-DC的终端设计中，基本都是基于在4G终端的协议架构上进行升级实现，所以在原来的4G的RRC模块上直接增加5GRRC功能，容易打破原有4G的RRC设计架构，并且不利于4G单模的稳定。第三：目前虽然5G标准已经冻结，但是还存在一段时间的修改调整阶段，在工程实现中很难保证对5GRRC不做修改。如果4G和5GRRC在一个模块中实现，每次修改5GRRC部分都会增加代码错误概率，所以需要将5G的RRC模块独立出来。第四：在目前MR-DC方案中，EN-DC组合采用的是EPC的核心网，但是在演进的MR-DCwith5GC中，主节点的RRC不一定是4G的RRC，可能是5GNR的RRC节点。MR-DCwith5GC的RRC设计和MR-DCwithEPC的RRC存在很大差异，造成MR-DCwithEPC的终端RRC很难直接修改升级到MR-DCwith5GC。在RRC模块的功能架构划分上，在层2链路实现也存在很多挑战，具体体现如下：第一：在MR-DC终端的高层协议软件中存在两种方式的PDCP(PacketDataConvergenceProtocol，分组数据汇聚协议)模块，即NRPDCP和E-UTRANPDCP；两种方式的RLC模块，即NRRLC和E-UTRANRLC；以及两种方式的MAC模块，即NRMAC和E-UTRANMAC。根据网络组网方式以及网络具体配置情况，终端可以使用单NR的层2结构，也可以使用单E-UTRAN的层2结构，当然也可以同时支持两种方式，这给终端实现带来了复杂性。第二：根据5G系统中的MR-DC双连接特点，不同的接入制式的PDCP和RLC之间可以互相交互。即NRPDCP和E-UTRAN的RLC，以及NRRLC都可以进行数据交互。这大大增加了终端协议栈设计的复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种5G NR系统中终端接入层的实现系统，其特征在于：该系统包括无线资源控制(radio resource control,RRC)模块、分组数据汇聚协议(Packet Data Convergence Protocol,PDCP)模块、无线链路控制(radio link control,RLC)模块、媒体接入控制(Media Access Control,MAC)模块；所述RRC模块包括4G RRC模块和5G RRC模块；所述PDCP模块包括4G PDCP模块和5G PDCP模块；所述RLC模块包括4G RLC模块和5G RLC模块；所述MAC模块包括4G MAC模块和5G MAC模块；所述4G RRC模块、4G PDCP模块、4G RLC模块和4G MAC模块支持E‑UTRAN接入网；所述5G RRC模块、5G PDCP模块、5G RLC模块和5G MAC模块支持5G NR接入网；所述PDCP模块和RLC模块都采用多实例方式实现，多实例的实例编号对应无线承载标识号；所述MAC模块采用单实例方式实现。

【技术特征摘要】
1.一种5GNR系统中终端接入层的实现系统，其特征在于：该系统包括无线资源控制(radioresourcecontrol,RRC)模块、分组数据汇聚协议(PacketDataConvergenceProtocol,PDCP)模块、无线链路控制(radiolinkcontrol,RLC)模块、媒体接入控制(MediaAccessControl,MAC)模块；所述RRC模块包括4GRRC模块和5GRRC模块；所述PDCP模块包括4GPDCP模块和5GPDCP模块；所述RLC模块包括4GRLC模块和5GRLC模块；所述MAC模块包括4GMAC模块和5GMAC模块；所述4GRRC模块、4GPDCP模块、4GRLC模块和4GMAC模块支持E-UTRAN接入网；所述5GRRC模块、5GPDCP模块、5GRLC模块和5GMAC模块支持5GNR接入网；所述PDCP模块和RLC模块都采用多实例方式实现，多实例的实例编号对应无线承载标识号；所述MAC模块采用单实例方式实现。2.根据权利要求1所述的5GNR系统中终端接入层的实现系统，其特征在于：在单模接入实现架构中：4GRRC、4GPDCP、4GRLC和4GMAC模块通过组合完成4G接入网的接入层任务，支持4G单模网络；5GRRC、5GPDCP、5GRLC和5GMAC模块通过组合完成5G接入网的接入层任务，支持5G单模网络。3.根据权利要求1所述的5GNR系统中终端接入层的实现系统，其特征在于：在多模接入网多接入双连接MR-DC实现架构中：终端接入层支持4G单模接入层功能和5G单模接入层功能，还支持4G和5G共同承载的控制和业务数据；在上行控制平面，4G/5GPDCP模块支持发送来自4GRRC和5GRRC的数据包；在上行业务平面，4G/5GPDCP模块支持发送来自应用层的数据，并且将数据发送到对应的4GRLC模块或5GRLC模块，或是两个模块都同时发送；在下行控制平面，无论4GRLC模块还是5GRLC模块，收到来自网络的信令数据提交到对应PDCP模块，由PDCP模块处理之后，提交到主站的RRC模块；在下行业务平面，收到来自RLC的数据包，由4G/5GPDCP处理之后直接提交到应用层。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：段红光，郑建宏，罗一静，王恒，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50