好的，我们继续解读TR 21.918的后续章节。

深度解析 3GPP TR 21.918：9.4 NR sidelink relay enhancements (NR sidelink中继增强)

本文技术原理深度参考了3GPP TR 21.918 V18.0.0 (2025-03) Release 18规范中，关于“9.4 NR sidelink relay enhancements”的核心章节，旨在为读者深入剖析5G-Advanced如何通过增强Sidelink中继技术，打破蜂窝网络的覆盖边界，构建起一个更广阔、更灵活、更具韧性的连接生态。

在蜂窝通信的世界里，“信号盲区”是一个永恒的痛点。无论是建筑物的深处、地下的停车场，还是广袤的郊野，总有蜂窝信号难以企及的角落。传统的解决方案是增加基站或部署直放站，但成本高昂且灵活性差。

为了解决这一难题，3GPP引入了**Sidelink中继（Relay）**技术，其核心思想是：让处于网络覆盖边缘或信号良好区域的UE，化身为一个“移动基站”，通过Sidelink（PC5接口）将网络信号“接力”给处于信号盲区的UE，从而实现覆盖的扩展。

Release 17已经定义了基础的Sidelink中继框架，主要面向UE-to-Network（U2N）的单向覆盖延伸。然而，随着应用场景的日益复杂，Rel-17的方案在灵活性、可靠性和应用广度上都遇到了瓶颈。为此，Release 18对Sidelink中继进行了意义深远的增强。

今天，我们的主角，是一支进入深山进行科考探险的队伍。队长张教授和队员小王都配备了支持Rel-18 Sidelink中继功能的5G终端。张教授在山谷口，手机信号满格；而小王则深入到了信号完全消失的峡谷深处。他们之间，以及小王与后方指挥中心之间，将如何通过Sidelink中继技术保持通信？让我们跟随他们的探险之旅，深入9.4章节，见证Sidelink中继的强大威力。

1. 从“单向延伸”到“双向互联”：U2U中继的诞生

在Rel-17中，Sidelink中继主要解决的是小王（Remote UE）如何通过张教授（Relay UE）的“接力”，访问互联网（Network）的问题，即UE-to-Network (U2N)中继。然而，一个新的需求出现了：在峡谷深处，还有另一位队员小李，他和小王之间也需要通信，但他们都处于网络覆盖之外。

UE-to-UE Relay 5G ProSe UE-to-UE Relay (U2U Relay) function is introduced to provide connectivity between U2U Remote UEs… A U2U Relay UE provides coverage extension of the sidelink transmissions between two U2U Remote UEs.

Rel-18为此引入了一个全新的能力——UE-to-UE (U2U)中继。

• “本地路由器”: 张教授的手机，现在不仅能为小王提供上网的通道，还能充当小王和小李之间的“本地路由器”。
• 工作流程: 当小王想给小李发送一条消息时，数据包会通过PC5接口发送给张教授。张教授的手机在收到后，识别出目的地是另一个Remote UE（小李），于是再次通过PC5接口，将数据包转发给小李。整个过程可以在完全脱离网络覆盖的情况下进行。
• L2/L3双架构: 规范为此定义了L2（层二）中继和L3（层三）中继两种架构。L3中继在IP层进行转发，对上层应用透明，实现简单；而L2中继则在更底层进行转发，效率更高，能够支持非IP类的数据传输。

1.1 U2U中继的“握手”协议：SRAP子层

为了实现L2 U2U中继，一个关键问题是：当中继UE（张教授）收到一个来自小王的数据包时，它如何知道这个数据包是发给小李的，而不是发给小赵的？又如何知道这个数据包属于哪个业务流（如语音、视频）？

L2 U2U Relay: Protocol Architecture In order to support bearer mapping between sidelink connection between remote UEs via relay UE, the SRAP sublayer is placed above the RLC sublayer in each hop-by-hop PC5 link. The header of SRAP sublayer carries remote UE identification and bearer identification…

Rel-18为此在协议栈中引入了一个全新的子层——SRAP (Sidelink Relay Adaptation Protocol)。

• “信封”与“地址”: SRAP子层位于RLC层之上。当中继UE转发数据包时，它会为原始数据包套上一个SRAP的“信封”。这个“信封”上清晰地写着最终目的地UE的ID和业务承载（Bearer）的ID。
• 精准转发: 张教授的手机在收到数据包后，只需查看SRAP头，就能立即知道“这封信是给小李的，属于视频通话业务”，然后将其精准地从正确的RLC通道转发出去。

SRAP子层的引入，是实现高效、透明的L2 U2U中继的关键技术创新，它为处于网络盲区的设备群组，构建起了一张可靠的“局域网”。

2. “永不失联”的保障：路径切换与多路径增强

探险队在移动中，张教授和小王之间的相对位置和信号环境在不断变化。有时，小王可能走出峡谷，自己的手机突然有了微弱的直连网络信号。此时，是继续通过张教授中继，还是切换到效率更高的直连路径？

Service Continuity for L2 U2N relay The single-hop Layer-2 UE-to-Network (U2N) relay function is enhanced to support the following additional service continuity scenarios: A. Inter-gNB indirect-to-direct path switching B. Inter-gNB direct-to-indirect path switching

Rel-18极大地增强了中继的服务连续性，引入了灵活的路径切换机制。

• 中继到直连 (Indirect-to-Direct): 当小王发现自己可以直接连接到基站（哪怕信号很弱）时，他的UE可以智能地决策，将数据流从经过张教授的中继路径，平滑地切换到直连网络的路径上，以获得更低的时延。
• 直连到中继 (Direct-to-Indirect): 反之，当小王再次走进峡谷，直连信号衰减时，他的UE可以无缝地切换回通过张教授进行中继的路径，保证通信不中断。

2.1 鱼与熊掌兼得：多路径中继

在某些关键任务场景下，单一的链路（无论是直连还是中继）都可能无法满足极致的可靠性需求。

Multi-path Relay In multi-path relay, a MP Remote UE is connected to a single gNB via one direct path and one indirect path… From L2 MP Remote UE perspective, three bearer types exist: direct bearer, indirect bearer, and MP split bearer. If PDCP PDU duplication is activated, duplicated PDCP PDUs are delivered via both direct path and indirect path.

Rel-18为此引入了多路径（Multi-path）中继。

• “双路并行”: 小王的UE可以同时与基站建立一条直连路径（Uu接口），并与张教授建立一条中继路径（PC5接口）。
• 分组复制增强: 此时，可以启用我们在Sidelink CA中提到的PDCP分组复制。UE会将一个重要的数据包复制成两份，一份通过直连路径发送，另一份通过中继路径发送。
• 极致可靠: 只要其中任何一条路径是通的，数据就能成功送达。这为在恶劣和动态变化的环境下的关键通信，提供了前所未有的鲁棒性。

规范中的Figure 4: User plane protocol stack for L2 Multi-path Relay using PC5 indirect path清晰地展示了这种多路径场景下的协议栈结构，SRAP子层再次发挥了关键作用，它被同时应用于Uu和PC5两条链路上，以协调和管理来自不同路径的数据流。

3. 中继的发现与选择：如何找到“最佳队友”？

在广阔的山野中，可能有多个潜在的“中继队友”。小王如何发现他们，并从中选择一个信号最好、最可靠的来连接？

In order to enable remote UE and relay UE to identify each other and to establish sidelink connection, sidelink discovery is used. The U2U Remote UE performs radio measurements (i.e., SD-RSRP and/or SL-RSRP) at PC5 interface and uses them for U2U Relay selection and reselection…

Rel-18为此定义了一套完整的中继发现、选择与重选流程。

• 广播“求助”/“我能帮”: Remote UE（小王）会广播“我需要中继”的发现消息。而潜在的Relay UE（张教授）则会广播“我能提供中继”的服务宣告。
• 基于测量: 小王会持续测量收到的各个潜在中继的Sidelink信号强度（SL-RSRP）。
• 智能决策: 基于这些测量结果，并结合上层应用定义的策略（例如，优先选择电池电量更充足的中继），小王的UE会自主地选择一个最优的中继进行连接，并在连接质量下降时，自动重选到另一个更好的中继上。

总结

3GPP TR 21.918的9.4章节，将Sidelink中继技术从一个简单的覆盖延伸工具，演进为一个强大而灵活的广域连接增强平台。它不仅是蜂窝网络“最后一公里”的延伸，更是构建一个具有极强韧性和自愈能力的通信网络的关键环节。

• 通过引入U2U中继和SRAP子层，Sidelink Relay打破了“必须连接网络”的束缚，能够在网络盲区内构建起高效的本地通信网络。
• 通过支持动态路径切换，它赋予了终端在“直连”与“中继”之间智能选择的能力，实现了效率与覆盖的动态平衡。
• 通过引入多路径中继与分组复制，它为最关键的通信任务，提供了前所未有的可靠性保障。
• 通过标准化的中继发现与选择流程，它确保了中继网络的建立是自主、智能和高效的。

对于张教授的科考队而言，这些增强意味着更安全的野外作业保障。对于更广阔的应急通信、公共安全、矿井和隧道作业等场景，一个更强大的Sidelink中继网络，意味着在最需要通信的时刻，“永不失联”不再是一个奢望。5G-Advanced，正在通过这些看似“小众”但却至关重要的技术，编织一张真正无远弗届、坚不可摧的连接之网。

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FAQ - 常见问题解答

Q1：U2U（UE-to-UE）中继和U2N（UE-to-Network）中继有什么核心区别？ A1：核心区别在于通信的目标和对网络的依赖性。U2N中继的目标是扩展网络覆盖，即让处于信号盲区的Remote UE能够通过Relay UE接入到核心网，访问互联网或与网络内的其他设备通信。这个过程始终需要Relay UE本身处于网络覆盖内。而U2U中继的目标是实现设备间的直接通信，即使通信的双方（Remote UEs）和中继（Relay UE）都处于网络覆盖之外，它们之间依然可以相互通信。U2N是“借桥上网”，而U2U是“自组局域网”。

Q2：SRAP（Sidelink Relay Adaptation Protocol）子层在协议栈中的具体作用是什么？为什么需要它？ A2：SRAP子层的作用是在多跳转发中保持端到端的会话信息。想象一下，小王（UE-A）要通过张教授（UE-R）发消息给小李（UE-B）。在A到R的PC5链路上，物理层的源/目的地址是A和R。如果没有SRAP，当R收到数据包后，它只知道包来自A，但丢失了“这个包最终是要给B”以及“这个包属于A和B之间的某个特定业务”这两个关键信息。SRAP就像一个封装在数据包里的“二级信封”，它在A发包时就被写入，并一路透传。这个“信封”上写着最终的收件人（B的ID）和业务类型（Bearer ID）。中继UE（R）只需拆开物理层的“一级信封”，看到SRAP这个“二级信封”，就知道该把这个完整的“二级信封”再打包发给谁，从而实现了端到端会话的透明转发。

Q3：什么是多路径中继（Multi-path Relay）？它和我们熟知的多连接（Multi-connectivity, 如NR-DC）有什么关系？ A3：两者都是利用多条路径来增强连接，但路径的类型和管理方式不同。NR-DC（双连接）是UE同时连接到两个不同的基站（一个Master Node, 一个Secondary Node），两条路径都是Uu蜂窝链路，由网络侧的基站进行紧密协同和调度。而多路径中继是Remote UE同时建立一条到基站的直连Uu链路和一条到Relay UE的中继PC5链路。这两条路径一条是蜂窝链路，一条是D2D链路，异构性更强。其主要目的，是通过在两条物理特性完全不同的路径上进行分组复制，来获得极致的可靠性，特别适用于对抗复杂的干扰和信道衰落环境。

Q4：一个UE是如何决定自己是成为一个中继（Relay UE）还是一个被中继的终端（Remote UE）的？ A4：这通常是由网络配置和上层应用策略共同决定的。1）网络配置：运营商可以通过签约数据或专用配置，授权某些UE（例如，公共安全人员的终端）具备成为中继的能力。2）应用触发：用户可以通过App手动开启“中继”功能，使其开始广播“我能提供中继”的服务。3）自主决策：对于Remote UE，它会根据自身是否能直连网络、以及周围是否存在可用的中继信号，来自主决策是否需要寻找中继。整个过程是半自主的，既有网络的授权和引导，也有UE根据实时环境的智能判断。

Q5：Sidelink中继技术未来可能有哪些更广泛的应用？ A5：除了本文提到的应急通信和野外探险，Sidelink中继有着广阔的应用前景。1）车联网（V2X）：在隧道或多层立交等信号遮挡严重的区域，处于入口处的车辆可以为深处的车辆提供中继，实现V2X消息的无缝覆盖。2）可穿戴设备：功耗极低的智能手表或传感器，可以将其数据通过PC5链路“汇聚”到用户的手机上，再由手机统一中继到网络，从而延长可穿戴设备的续航。3）工业物联网：在大型厂房或矿井下，可以部署少量的固定5G中继节点，为海量的移动机器人或传感器提供灵活、低成本的网络覆盖。4）家庭网络：家中的5G CPE可以作为中继，将信号延伸到Wi-Fi难以覆盖的地下室或花园角落。