0 引言

    移動網(wǎng)絡(luò)投資巨大，因此加強(qiáng)運(yùn)營商之間的協(xié)同合作，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)共享是快速建成移動網(wǎng)絡(luò)的全國覆蓋，發(fā)揮雙方各自資源最大效用的關(guān)鍵。共建共享技術(shù)可以有效避免運(yùn)營商之間惡性競爭環(huán)境下重復(fù)建設(shè)，消除網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模投資帶來的不確定性風(fēng)險，實現(xiàn)降本增效^[1]。

    網(wǎng)絡(luò)共享技術(shù)通常包括兩種：無線接入網(wǎng)共享與異網(wǎng)漫游。無線接入網(wǎng)共享主要體現(xiàn)在基站的共建共享層面，不同運(yùn)營商共享同一基站，并分別接入各自核心網(wǎng)，用戶體驗基本等同于自建網(wǎng)絡(luò)；而異網(wǎng)漫游方案則是移動網(wǎng)絡(luò)基站僅接入承建方核心網(wǎng)，雙方核心網(wǎng)對接互通，用戶通過類似于國際漫游的方式享受服務(wù)。兩種方案的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

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    兩種方式均具備技術(shù)實現(xiàn)性，但是異網(wǎng)漫游方案對業(yè)務(wù)體驗有一定的影響，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)部分業(yè)務(wù)時延大于本網(wǎng)用戶；(2)漫游區(qū)域邊界可能會卡頓或掉話現(xiàn)象；(3)無法支持共享方漫游用戶歸屬等。而接入網(wǎng)共享技術(shù)對業(yè)務(wù)影響較小，且相比異網(wǎng)漫游技術(shù)更容易部署。因此，接入網(wǎng)共享技術(shù)是綜合考慮用戶體驗、業(yè)務(wù)支持、網(wǎng)絡(luò)改造難度、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等因素下的移動網(wǎng)絡(luò)部署的最佳策略。

    與4G組網(wǎng)方式不同，5G組網(wǎng)方式包括非獨(dú)立組網(wǎng)(Non Stand Alone，NSA)和獨(dú)立組網(wǎng)(Stand Alone，SA)兩個選項。NSA采用雙連接方式，5G NR控制面錨定于4G LTE，并利4G核心網(wǎng)EPC。而SA組網(wǎng)方式中，5G NR不依賴4G網(wǎng)絡(luò)，直接接入5G核心網(wǎng)(NG Core，5GC)，形成完整獨(dú)立的5G網(wǎng)絡(luò)。針對NSA和SA不同的5G組網(wǎng)方式，共建共享技術(shù)也存在技術(shù)方案的差異^[2-3]。

    本文重點(diǎn)從5G NSA組網(wǎng)方式入手，分別介紹了3種NSA無線接入網(wǎng)共享技術(shù)方案，并提出NSA共享向SA組網(wǎng)方案的共享演進(jìn)技術(shù)。

1 無線接入網(wǎng)共建共享

1.1 共建共享網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

    無線接入網(wǎng)共建共享技術(shù)是移動網(wǎng)絡(luò)的基站共享，物理上一個基站，而邏輯上為兩個基站，兩個基站分別上聯(lián)接入各自核心網(wǎng)，而承載網(wǎng)需要兩家運(yùn)營商共享互通。上層的核心網(wǎng)與IT管理系統(tǒng)基本無變化。接入網(wǎng)共享網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.2 載波共享技術(shù)方案

    基站實現(xiàn)共享功能有兩種技術(shù)手段：

    (1)獨(dú)立載波：獨(dú)立載波配置兩個載波(單載波×2)，如圖3所示，該方式在不同的載波上廣播各自的網(wǎng)絡(luò)公共陸地移動網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(Public Land Mobile Network IDentification，PLMN ID)。共享雙方小區(qū)獨(dú)立，各家調(diào)度各家資源，不存在業(yè)務(wù)上互相爭搶的情況，不需要考慮資源分配策略，可以使用一些業(yè)務(wù)差異化創(chuàng)新，適用于業(yè)務(wù)量教高的區(qū)域。

    (2)共享載波：共享載波方案配置一個或兩個載波實現(xiàn)頻率資源共享，如圖4所示。共享雙方運(yùn)營商的小區(qū)共享，小區(qū)內(nèi)同時廣播兩個網(wǎng)絡(luò)號，且使用相同的小區(qū)級特性參數(shù)，具體參數(shù)需雙方協(xié)商統(tǒng)一配置，例如需要協(xié)商分配空口資源，且采用相同的QoS策略。該方案優(yōu)點(diǎn)是載波帶寬可配置，既適用于業(yè)務(wù)量低的區(qū)域(共享單載波100 MHz帶寬)，也適用于業(yè)務(wù)量高的區(qū)域(共享雙載波200 MHz帶寬)。

    獨(dú)立載波與共享載波兩種技術(shù)方案詳細(xì)對比如表1所示。

    現(xiàn)網(wǎng)部署NSA網(wǎng)絡(luò)除共享5G站外還需同時共享4G錨點(diǎn)站，實現(xiàn)用戶區(qū)隔和互操作，并逐步演進(jìn)到SA網(wǎng)絡(luò)。SA階段前期的4G網(wǎng)絡(luò)共享類似，技術(shù)和互操作關(guān)系比較成熟。

2 NSA共享技術(shù)方案

    NSA階段4G和5G需要同時共享(5G基站共享，4G基站按需共享)，如圖5所示，需要打通4G基站與5G基站間的X2接口。且4G和5G基站需要同廠家，5G和4G錨點(diǎn)基站同站址，這也給網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃帶來很大難度，在全球范圍內(nèi)無應(yīng)用案例，是共建共享技術(shù)方案實現(xiàn)的一大難點(diǎn)。

    NSA共享技術(shù)的實現(xiàn)方式有兩種：雙錨點(diǎn)與單錨點(diǎn)。雙錨點(diǎn)是5G基站分別連接各自4G錨點(diǎn)基站(4G基站不共享)。單錨點(diǎn)是5G基站連接一個4G錨點(diǎn)基站(4G錨點(diǎn)基站兩家共享，需開通共享功能)。圖5所示為NSA共享示意圖。

2.1 雙錨點(diǎn)技術(shù)實現(xiàn)

    雙錨點(diǎn)實現(xiàn)方式如圖6所示，合作雙方運(yùn)營商僅共享5G基站，不共享4G基站，由于需要打通X2接口，雙方4G基站與5G基站必須同廠家。5G基站開通共享功能廣播雙方PLMN ID，雙方的4G基站升級至支持錨點(diǎn)功能。此方案適用于雙方4G同廠家區(qū)域，可在對4G改造較小的情況下快速實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)共建共享。

    雙錨點(diǎn)共享網(wǎng)絡(luò)對5G用戶的開機(jī)流程與移動狀態(tài)基本與自建網(wǎng)絡(luò)相同。5G終端開機(jī)后，搜索本網(wǎng)4G，駐留在4G錨點(diǎn)基站，在錨點(diǎn)基站的引導(dǎo)下，按需添加5G NR連接。5G終端在移動狀態(tài)下基于本網(wǎng)4G情況，執(zhí)行錨點(diǎn)間的切換，首先斷開5G NR連接，保留4G連接，通過4G切換，切換完成后再次激活5G NR連接。

2.2 單錨點(diǎn)技術(shù)實現(xiàn)

    單錨點(diǎn)實現(xiàn)方式如圖7所示，合作雙方運(yùn)營商5G和4G錨點(diǎn)基站均共享，且需要同廠家。此方案需要雙方各自申請一個新網(wǎng)號，承建方的4G和5G基站同時廣播老網(wǎng)號和新網(wǎng)號，承建方的4G基站需要擴(kuò)容承接共享方的5G用戶接入。5G終端出廠需內(nèi)置對方新網(wǎng)號為等效歸屬PLMN，并配置映射關(guān)系。

    在單錨點(diǎn)組網(wǎng)下，5G終端開機(jī)后搜索本網(wǎng)4G，本網(wǎng)4G基站識別5G終端并將其引導(dǎo)至承建方4G錨點(diǎn)基站，在錨點(diǎn)基站的引導(dǎo)下按需添加5G NR連接。共享方4G終端開機(jī)后，搜索并駐留本網(wǎng)4G，由于不能識別新網(wǎng)號，因此不接入共享的4G網(wǎng)絡(luò)（即錨點(diǎn)站）。5G終端移動時，若終端處于空閑態(tài)，從非共享區(qū)移動到共享區(qū)，共享方5G終端從本網(wǎng)4G基站獲得專用頻點(diǎn)優(yōu)先級，隨后被指引重選到承建方4G錨點(diǎn)站；若終端處于連接態(tài)，從非共享區(qū)移動到共享區(qū)，共享區(qū)域內(nèi)的共享方邊界小區(qū)配置承建方4G PLMN異頻鄰區(qū)，并針對5G終端執(zhí)行切換到承建方4G錨點(diǎn)站。

    對于單錨點(diǎn)技術(shù)實現(xiàn)，根據(jù)錨點(diǎn)站采用載波共享的技術(shù)方式不同又分為共享載波單錨點(diǎn)共享方案與獨(dú)立載波單錨點(diǎn)共享方案。這兩種組網(wǎng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)與表1單、雙載波對比的特點(diǎn)相同，運(yùn)營商可根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)情況自行選擇，實現(xiàn)5G共享技術(shù)混合組網(wǎng)。

3 SA接入網(wǎng)共享技術(shù)

    NSA階段共享技術(shù)方案復(fù)雜，設(shè)計的改造工作量大，網(wǎng)絡(luò)管理、優(yōu)化難度大，在SA具備商用能力的條件下應(yīng)盡快演進(jìn)升級至SA的共建共享，改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此，接入網(wǎng)技術(shù)方案需要兼顧SA的演進(jìn)能力，以提升網(wǎng)絡(luò)未來競爭力。

3.1 向SA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

    NSA架構(gòu)下采用4G做錨點(diǎn)站，4G/5G一起共享，5G基站具有從NSA共享向SA共享演進(jìn)的能力。SA架構(gòu)下新建5G核心網(wǎng)，演進(jìn)過程如圖8所示。NSA/SA雙模5G基站同時接入4G核心網(wǎng)和5G核心網(wǎng)，NSA可以繼續(xù)共享，與SA共享共存；SA單模5G基站僅連接5G核心網(wǎng)繼續(xù)共享。

3.2 SA組網(wǎng)方案與技術(shù)實現(xiàn)

    SA組網(wǎng)下，接入網(wǎng)共享架構(gòu)與NSA相同(如圖1(a)所示)。VoNR成熟以前需要回落4G用VoLTE解決語音問題，VoNR成熟以后，僅共享5G即可。網(wǎng)絡(luò)改動方面，核心網(wǎng)不需要改造，承載網(wǎng)按需擴(kuò)容，5G基站需開啟基站共享功能，且配置雙方4G基站作為鄰區(qū)，可回落本網(wǎng)VoLTE，也可回落到承建方的VoLTE。回落到承建方VoLTE需5G和4G基站均共享，如圖9所示，若4G基站NSA階段已共享，則無需改造。SA接入網(wǎng)共享具備網(wǎng)絡(luò)切片、MEC等業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)條件，但對于共享方來說時延有所增減。

4 結(jié)論

    在NSA階段的5G共享技術(shù)相對復(fù)雜，本文在多種方案對比研究基礎(chǔ)上，明確了3種技術(shù)解決方案：雙錨點(diǎn)共享技術(shù)方案、單錨點(diǎn)獨(dú)立載波技術(shù)方案和單錨點(diǎn)共享載波技術(shù)方案。5G NSA階段通過接入網(wǎng)共享技術(shù)方案可快速部署共享網(wǎng)絡(luò)，大幅節(jié)省運(yùn)營商們對5G網(wǎng)絡(luò)的投資。同時，本文提出NSA共享向SA共享演進(jìn)的組網(wǎng)方案與技術(shù)實現(xiàn)，從而保證了5G共享網(wǎng)絡(luò)的未來競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1] 埃里克·達(dá)爾曼，斯特凡·巴克浮，約翰·舍爾德，等.5G NR標(biāo)準(zhǔn)：下一代無線通信技術(shù)[M].朱懷松，王劍，劉陽，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[2] 汪丁鼎，許光斌，丁巍，等.5G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與規(guī)劃設(shè)計[M].北京：人民郵電出版社，2019.

[3] 劉曉峰，孫韶輝，杜忠達(dá)，等.5G無線系統(tǒng)設(shè)計與國際標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民郵電出版社，2019.

作者信息:

周閱天1，李志軍2，陳建剛2，張  新2，朱雪田3

(1.中國電信股份有限公司研究院，北京102209；2.中國電信集團(tuán)有限公司，北京100033；

3.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京100048）