4G-5G切换时延高达244毫秒，NSA组网太复杂

溯溪而上

5G可以帮助运营商增加收入，但无线网络管理太复杂。

近日，来自lightreading报道，韩国运营商SKT的高管表示，自4月份商用5G后，5G用户每月使用数据流量约33.7GB，比4G用户多65％。5G带动了用户流量消费提升，也阻止了SKT收入不断下滑的趋势。

这位高管表示，自推出5G服务后，SKT的ARPU值在经历了连续7个季度的下滑后，终于止跌回稳。

但这位高管坦言，由于韩国三大运营商的5G早期部署均采用NSA（非独立组网）模式，在NSA组网下需同时管理4G和5G，这导致无线网络管理非常复杂。

比如，在NSA组网模式下，语音业务通过LTE承载，因为语音业务对时延和掉话非常敏感，而高速数据业务通过LTE和5G NR传输，但低时延业务仅由5G NR传输，因此，运营商必须根据不同的业务类型精准地管理和优化网络。

他还表示，在NSA组网下，网络速率和时延不可兼得。如果你需要更低时延的服务，则意味着带宽更低，网速更低。

无独有偶，关于NSA组网的复杂性，最近感觉备受业界关注。不久前，网络评级机构RootMetrics发布了一份韩国5G评测报告，其中，由于NSA组网复杂性导致的4G-5G的切换时延问题成为热议的话题。

在NSA组网下，4G-5G切换时延高达244ms。

RootMetrics的报告表示，韩国5G速率非常快，但你要体验超高速的5G连接，必须首先从LTE切换到5G NR，可这个切换过程却要花费较长的时间。

RootMetrics实测显示，在韩国三大运营商中，LTE到5G NR的切换时延最高达到了244ms。

没有办法，这是早期采用NSA组网必然要付出的代价。

众所周知，在早期5G NSA组网下，5G NR控制面锚定于4G，并沿用4G核心网EPC，这一架构称为EN-DC，即EUTRA-NR双连接架构。

如上图所示，在NSA组网下，4G基站（eNB）为主节点（Master Node），5G基站（gNB）为辅助节点（Secondary Node）。

在用户面，也就是传输数据流量时，4G基站和5G基站均直连4G核心网网元S-GW；但在控制面，也就是为了传输数据而进行信令交互时，只有4G基站直接与4G核心网网元MME相连。

这意味着，手机要想通过5G基站传输高速数据，需首先连接4G基站进行信令交互，待4G基站分配完5G无线资源后，手机用户才能享受5G高速上网。简单的说，在NSA组网下，5G这条高速公路的指挥调度权掌握在4G手里。

正是这种双连接架构极大地增加了无线接入网信令的复杂性，也影响了4G-5G的切换时延。

为什么4G-5G之间切换时延那么高？

先来看看在EN-DC模式下的5G无线资源添加流程...

在NSA组网（EN-DC双连接）下，手机首先注册4G网络，然后再上报测量的5G信号强度和质量等，比如当手机移动到5G小区的覆盖范围时，检测到5G信号强度和质量足以支撑5G服务，则4G基站将与5G基站沟通以为手机分配5G资源。

接下来，4G基站通过RRC连接重配置（RRC Connection Reconfiguration）消息将5G NR分配的资源通知手机，完成RRC连接重新配置过程后，手机就同时连接到4G和5G网络了。

具体步骤如下：

步骤1：主节点4G基站决定将5G基站添加为辅助节点，向5G基站发送SgNB添加请求（SgNB Addition Request）消息。

该消息携带RRC和无线承载配置、UE能力和安全信息等。

步骤2-3：5G基站响应请求，向4G基站发送SgNB添加请求确认（SgNB Addition Request Acknowlege）消息。

该消息包含了NR RRC配置消息（NR RRC Reconfiguration）消息，该消息将封装在LTE RRC 连接重配置（RRC Connection Reconfiguration）消息里，并通过4G基站发送给手机，为手机分配5G无线资源。

步骤4：手机向4G基站回应RRC Connection Reconfiguration Complete消息，该消息携带了用于通知5G基站的NR RRC Reconfiguration Complete消息。

步骤5：4G基站通过sgNB Reconfiguration Complete消息告知5G基站RRC重配置完成。

该消息封装了NR RRC Reconfiguration Complete消息。

接下来，手机将基于NR RRC Connection Configuration中包含的信息，检测NR 同步块，完成下行同步，获取NR物理小区标识和广播信道等，然后再向5G基站发起随机接入过程，以连接5G基站。

完成以上步骤后，就意味着手机和5G基站已经准备好了用于数据传输的5G无线资源。

但5G基站要传输数据还需要连接到核心网。

接下来，4G基站会通知核心网MME数据承载正从4G-LTE切换到5G-NR，MME通知SGW更新承载，SGW将数据传输路径从4G基站切换到5G基站，再通过End Marker消息告知4G基站可以休息了，现在5G基站就可以传输数据了。

由以上流程可知，EN-DC双连接明显增加了信令流程的复杂性。

这好似在5G基站和手机之间多了一个“中转站”，本来可以直接发送给手机的NR RRC Reconfiguration消息，需经过4G多次封装和转发。

正是这种复杂性导致了4G LTE与5G NR的切换时延过大，理论上整个过程需耗费100ms，实际网络中可达到300ms。

尤其是随着用户移动而发生主节点4G基站之间切换时，由于从属于不同4G主节点的5G相邻小区之间不能直接切换，需首先释放源4G基站侧的5G NR资源，再实行源4G基站与目标4G基站之间的切换，切换完成后再在目标4G基站添加5G NR资源，这一过程花费的时间更长。