基站组网方案

邮电设计技术/2020/06收稿日期:2020-04-170前言如果说2019年是5G商用的元年,那么2020年就是5G大规模建网及商用持续落地的元年.
可以预计,规模化的精品5G网络建设,是以创新应用为导向的,这就对未来的5G网络建设提出了很高的要求,5GNSA向SA平滑升级演进是从2020年开始的大趋势之一.
中国联通和中国电信在全国范围内合作共建一张5G网络,服务于双方5G用户,过渡期采用NSA接入网共享方案进行5G共建共享,后续如何向SA网络共享演进是亟需研究的内容.
NSA向SA演进存在多种路径方案,本文从基站设备/终端芯片等产业链成熟度、NSA部署规模、NSA单模终端规模、组网复杂度、用户体验、运维和优化难度等方面,分析不同演进方案的优劣势,给出不同场景下的共享方案演进建议,供后续5G共建共享网络规划建设参考.
15GNSA接入网共享方案在充分考虑技术标准、设备、终端芯片等产业链成熟度,以及业务体验、网络调整难度、厂家设备功能开发支持的时间点等因素的前提下,中国联通和中国5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究ResearchontheTechnologySchemeof5GNSASharingEvolvingtoSA关键词:5G共享;非独立组网;独立组网;网络演进doi:10.
12045/j.
issn.
1007-3043.
2020.
06.
003文章编号:1007-3043(2020)06-0011-06中图分类号:TN929.
5文献标识码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):摘要:首先研究了5GNSA接入网共享方案,其次对基站设备、终端芯片、组网及运维优化复杂度等影响网络演进方案选择的因素进行了分析.
最后对5G共建共享NSA向SA演进不同方案的技术要求、业务体验等进行深入研究,提出不同场景下的共享方案演进建议,供后续5G共建共享网络规划建设参考.
Abstract:Firstly,the5GNSAaccessnetworksharingschemeisstudied,thenthefactorsthataffecttheselectionofnetworkevolutionscheme,suchasbasestationequipment,terminalchip,networkingandoperationandmaintenanceoptimizationcomplexity,areanalyzed.
Atlast,itmakesanin-depthstudyonthedifferentschemesof5GNSAsharingevolvingtoSAfromtechnicalre-quirements,businessexperienceoftheschemes,andputsforwardsuggestionsontheevolutionofsharingschemesindiffer-entscenarios,whichcanbeusedasareferencefortheplanningandconstructionof5Gsharednetwork.
Keywords:5Gshare;NSA;SA;Networkevolution龙青良,田元兵,李菲(中国联合网络通信集团有限公司,北京100033)LongQingliang,TianYuanbing,LiFei(ChinaUnitedNetworkCommunicationsGroupCo.
,Ltd.
,Beijing100033,China)龙青良,田元兵,李菲5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究网络规划NetworkPlanning引用格式:龙青良,田元兵,李菲.
5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究[J].
邮电设计技术,2020(6):11-16.
112020/06/DTPT电信双方确定以SA共享为目标架构,过渡期采用NSA接入网共享方案进行5G共建共享.
NSA组网阶段,5G基站通过E-UTRA-NR双连接即EN-DC方式接入核心网,采用Option3x架构.
NSA接入网共享实现方案要求双方4G核心网独立建设,承载网互通,5G基站共享,4G基站按需共享,共享基站配置双方运营商的PLMN号,单个共享基站同时虚拟为A和B2个基站,通过基站回传网络分别接入各自的核心网,同时为双方5G用户服务.
NSA接入网共享方案从锚点4G基站设置角度可分为双锚点实现方式和单锚点实现方式,如图1所示.
a)双锚点实现方式:双方4G核心网独立建设,仅5G基站共享,4G基站不共享,共享的5G基站双上连接入双方各自的4G核心网.
双锚点方案要求5G覆盖区域内,双方的4G基站为同厂家的设备,并升级支持锚点功能,4G锚点基站和5G共享基站为同厂家设备,且要求5G共享基站分别和双方的4G锚点基站建立X2接口,共享方4G与承建方5G基站X2链路手动添加及维护.
b)单锚点实现方式:双方4G核心网独立建设,5G基站和4G锚点基站同时共享,且双上连接入双方各自的4G核心网.
单锚点实现方式要求共享的5G基站和4G锚点基站为同厂家设备,建立X2接口;共享的4G锚点基站同时广播双方的PLMN.
不同的锚点实现方式都有各自的优势和劣势,因此本地网需结合网络实际情况选择一种合适的方案进行部署,不建议多种方案插花部署.
2影响网络演进因素分析随着SA网络、终端等产业链的成熟,NSA后续将向SA演进(见图2).
NSA接入网共享向SA接入网共享演进存在多种不同的路径,重点为2类方案.
图1NSA接入网共享方案示意图图25G接入网共享NSA向SA演进示意图运营商B4G用户5G共享基站运营商A5G用户运营商B5G用户运营商A4G用户运营商A/B5G用户B的4G基站5G共享基站4G共享基站A的4G基站B的4G基站4G核心网(EPC)(运营商A)4G核心网(EPC)(运营商B)4G核心网(EPC)(运营商A)4G核心网(EPC)(运营商B)双锚点实现方式单锚点实现方式X2X2X2NSA架构无线网共享NSA/SA架构无线网共享4G核心网(运营商B)4G共享基站5G共享基站4G核心网(运营商A)4G核心网(运营商B)4G核心网(运营商A)5G核心网(运营商B)5G核心网(运营商A)5G核心网(运营商B)5G核心网(运营商A)5A架构无线网共享X2X25G共享基站(NSA/SA双模)5G共享基站(5A单模)4G共享基站龙青良,田元兵,李菲5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究网络规划NetworkPlanning12邮电设计技术/2020/06a)从NSA组网先向NSA/SA双模组网演进,再适时升级演进至SA组网.
b)从NSA组网直接升级演进至SA组网.
具体采用哪种演进方案,需充分考虑NSA/SA双模基站和SA单模基站设备成熟度、组网及运维优化复杂度以及NSA单模终端规模等因素.
2.
1产业链成熟度分析2.
1.
1基站设备成熟度分析NSA单模基站、NSA/SA双模基站和SA单模基站在硬件上无区别,仅在软件功能与数据配置上有差异.
NSA/SA双模基站可由NSA单模基站软件升级支持,在软件功能方面要求如下:a)NSA/SA双模基站需同时支持NSA软件功能和SA软件功能,如option2下的SA基本功能、互操作及EPSfallback/VoNR等.
b)共享的NSA/SA双模基站需同时接入双方运营商的4G核心网和5G核心网.
2019年已建的5G网络中,主要以NSA单模基站共享为主,仅存在少量NSA/SA双模基站用于试验.
预计到2020年第2季度各主设备厂家均可支持具备共享功能的NSA/SA双模基站设备和SA单模基站设备,其中华为、中兴2019年12月可支持,爱立信、诺基亚预计2020年Q1~Q2可支持.
2.
1.
2芯片终端成熟度分析目前5G主要终端类型有NSA单模终端和NSA/SA双模终端,根据中国联通5G商用终端数据统计,中国联通5G网络商用后,在网运行的5G终端增长迅猛,截至2020年2月中旬,5G商用终端由2019年10月底的21.
3万部增长到231.
2万部,增长988%.
其中NSA单模终端由2019年10月底的18.
0万部增长到42.
9万部,而NSA/SA双模终端由2019年10月底的3.
3万部迅速增长到188.
3万部,NSA/SA双模终端占比达81.
5%(见图3).
NSA单模终端出货量将影响NSA网络向SA演进方案选择,目前NSA单模终端整体有限,从首批商用的50各城市来看,在网NSA单模终端约24.
3万部,占比约为15%.
国内各运营商将共同督促和催熟产业链,加快SA的网络、终端版本成熟和测试验证,因此,支持SA的基带芯片逐渐丰富,目前除华为巴龙5000外,2019年底陆续发布的三星Exynos980、联发科M70、高通的X55等基带芯片均支持NSA/SA双模,可以预见支持SA的终端和芯片将于2020年规模上市(见图4).
2.
2组网及运维优化复杂度分析图35G商用终端情况2001801601401201008060402002019-102019-112019-122020-0218.
03.
327.
715.
238.
484.
742.
9188.
3NSA单模终端NSA/SA双模终端终端数量/万部龙青良,田元兵,李菲5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究网络规划NetworkPlanning退出2018Q22018Q32018Q42019Q12019Q22019Q32019Q42020Q1芯片路标X50NSAXMM-8160NSA/SABalong50002G/3G/4G/5G全兼容ExynosS100NSA/SAHelioM70(发布)NSA/SA商用智能机商用智能机HelioM70(商用)NSA/SA5G01NSA/SACPE1.
0CPEPro延迟终端合作厂家X55NSAExynosS123NSA/SA图45G芯片路标132020/06/DTPTNSA/SA双模基站组网共享方案如图5所示,NSA/SA双模组网面临的挑战如下.
a)网络结构复杂:NSA/SA双模基站组网的网络结构相对复杂,单个5G共享基站需接入双方运营商的4G和5G核心网,共4个核心网.
对传输来说,在NSA共享基础上,需新增共享5G基站到双方5GC的传输链路.
b)运维优化困难:需维护NSA和SA2套系统,接口、参数、邻区及数据配置复杂.
NSA系统与SA系统的关键告警、KPI指标等不完全相同,NSA/SA双模组网需同时监控,因此需监控的内容相对增加.
在故障/投诉处理方面,问题定界定位更复杂,需NSA/SA与双方的4G网络联合定位.
在移动性管理方面,双方分别存在4G终端、NSA单模终端和NSA/SA双模终端,切换复杂,需要同时考虑4G系统内切换,5G系统内切换以及4G/5G互操作等.
因此,在5G共建共享NSA/SA双模基站组网下的端到端运营、维护、优化困难.
3NSA接入网共享向SA共享演进方案设计接入网共享方案时,应充分考虑网络演进能力,过渡期为NSA组网共建共享,能平滑升级演进至SA组网共建共享.
不管是NSA/SA双模组网共享还是SA组网共享,都需要双方运营商新建5G核心网,因此,本文主要从无线网、终端等实现方式分别介绍NSA共享向SA共享演进的4种可选方案.
方案1:全NSA/SA双模组网方案.
该方案要求现有NSA区域升级为NSA/SA双模基站继续共享,新建5G区域采用NSA/SA双模基站组网进行共享.
方案2:NSA/SA双模+SA混合组网方案.
该方案要求现有NSA区域升级为NSA/SA双模基站继续共享,新建5G区域采用SA单模基站组网进行共享.
方案3:NSA+SA混合组网方案.
现有NSA区域保持不变,新建5G区域采用SA单模基站组网进行共享.
方案4:全SA组网方案.
该方案要求现有NSA区域升级为SA单模基站进行共享,新建5G区域采用SA单模基站组网进行共享.
方案1和方案2在NSA/SA双模组网区域的技术实现要求类似,因此下面重点介绍方案1、方案3和方案4.
3.
1全NSA/SA双模组网方案全NSA/SA双模组网方案见图5,该方案的技术实现要求如下.
a)实现方案:原NSA共享区域,升级为NSA/SA双模基站继续共享;5G新建区域,采用NSA/SA双模基站进行组网共享,同时双上联至双方的5G核心网.
b)对网络的要求:需支持5G与4G间互操作,为保障语音业务连续性,要求SA模式初期需支持EPSFallback,后续支持VoNR业务,以及VoNR业务与VoLTE业务间的切换.
c)对终端的要求:NSA/SA双模终端需根据网络能力自适应选择网络,需支持5G优先,支持5G和4G间互操作;支持EPSfallback(VoLTE)业务,后续支持VoNR业务;NSA单模终端搜索4G网络,在锚点基站的引导下,按需添加5GNR连接.
该方案对业务体验的影响如下.
a)所有5G区域支持SA,支持eMBB、uRLLC、mMTC等多种业务.
b)所有5G区域支持NSA,NSA单模终端体验好;NSA下可支持国际漫游用户(对于国外运营商,采用NSA网络架构的国际漫入用户也能使用NSA网络).
c)在NSA/SA和NSA边界以及NSA/SA和SA边界区域,双模终端可能存在因切换不及时带来的干扰,需做好5G和4G间互操作参数优化.
3.
2NSA+SA混合组网共享方案NSA+SA混合组网共享方案如图6所示,该方案的技术实现要求如下.
a)实现方案:原NSA共享区域,无需改造,继续NSA接入网共享;5G新建区域,采用SA单模基站进行共享,同时双上联至双方的5G核心网.
b)对网络的要求:需支持SA与NSA间互操作(如双向切换、重定向等),目前各主设备厂家对SA到NSA图5NSA/SA双模基站网络架构示意图非锚点LTE(NSA/SA双模)N26接口N26接口EPC5GCEPC5GCNR锚点LTE锚点LTE非锚点LTE5GNSA5GNSA/SA5GSA龙青良,田元兵,李菲5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究网络规划NetworkPlanning14邮电设计技术/2020/06的互操作功能支持较好,对于NSA到SA的互操作功能支持虽尚不完善,但基本移动性可保证.
为保障语音业务连续性,要求SA区域初期需支持EPSFallback,后续支持VoNR业务,以及VoNR业务与VoLTE业务间的切换.
c)对终端的要求:NSA/SA双模终端需根据网络能力自适应选择网络,支持5G优先,且需支持SA与NSA间双向切换、重定向等互操作.
对于语音业务,初期支持EPSfallback,后续支持VoNR业务,以及VoNR业务与VoLTE业务间的切换.
该方案对业务体验的影响如下.
a)NSA区域仅能支持eMBB业务.
b)SA区域可支撑eMBB、uRLLC、mMTC等全场景业务,初期语音方案采用EPSFallback,在打电话时,语音和数据都会回落到4G网络;按现有协议,对于国外运营商,采用NSA网络架构的国际漫入用户仅能使用4G网络.
c)NSA/SA双模终端在从SA移动到NSA区域时,边界可能存在切换延迟带来的边界干扰问题,需做好覆盖控制和互操作参数的优化.
d)NSA单模终端仅能在现有NSA区域使用5G业务,用户体验与NSA/SA双模终端差异较大.
3.
3全SA组网共享方案全SA单模组网共享方案如图7所示,该方案的技术实现要求如下.
a)实现方案:原NSA共享区域,5G基站软件升级支持SA,继续共享,同时双上联至双方的5G核心网;5G共享新建区域,采用SA单模基站组网进行共享,同时双上联至双方的5G核心网.
b)对网络要求:要求支持SA与4G间的互操作;为保障语音业务连续性,要求初期支持EPSfallback,后续支持VoNR业务,以及VoNR业务与VoLTE业务间的切换.
c)对终端要求:终端需支持SA模式,否则无法使用5G;初期支持EPSfallback,后续支持VoNR业务,以及VoNR业务与VoLTE业务间的切换.
该方案对业务体验的影响如下.
a)可支撑eMBB、uRLLC、mMTC等全场景业务;初期语音方案采用EPSFallback,在打电话时,语音和数据业务都将回落到4G网络.
b)现有NSA单模终端无法使用5G服务.
c)按现有协议,对于国外运营商,采用NSA网络架构的国际漫入用户仅能使用4G网络.
3.
45G共建共享NSA向SA演进升级建议综合上述分析,3种方案的组网复杂度、运维优化难度以及用户体验等方面总结如表1所示.
基于上述分析,同时考虑组网复杂度、维护和优化复杂度、产业链成熟度及NSA部署规模和NSA单模终端规模,5G共建共享NSA向SA升级演进方案建议如下.
a)已部署的NSA规模大且NSA单模终端规模较大的城市,采用演进方案1,原有NSA区域升级为NSA/SA双模进行共享,新建5G区域采用NSA/SA双模共享.
通过终端迁移策略减少NSA单模终端规模,当NSA单模终端规模小于一定门限时,全网适时升级为SA共享.
该方案可保障现网已售NSA单模终端和国际漫游用户5G体验.
b)NSA部署规模不大且NSA单模终端规模适中的城市,可考虑采用演进方案3.
原有NSA区域不变,新建5G区域采用SA共享.
但需尽量避免出现NSA和图7全SA组网共享方案示意图EPC5GCEPC5GC5GSALTELTENR5GSA4G4G5G共享4G独立4G独立N26N26图6NSA+SA组网共享方案示意图EPCEPC5GC5GCNRNR锚点LTE5GNSA5GSA5GSAXn5GNSA共享5GSA共享龙青良,田元兵,李菲5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究网络规划NetworkPlanning152020/06/DTPTSA大量插花组网现象.
当NSA单模终端规模小于一定门限时,NSA区域升级为SA共享.
c)NSA部署规模较小的城市,且NSA单模终端规模有限,建议采用演进方案4,原有NSA区域升级为SA进行共享,新建区域采用SA组网共享.
鉴于NSA网络和单模终端规模有限的现状,尽快部署SA利于简化5G建设,牵引新商业模式和应对竞争.
d)终端策略:运营商通过信息推送、终端补贴等方式加速NSA单模终端用户换机支持SA.
4结束语本文首先研究了5GNSA接入网共享方案,其次对基站设备、终端芯片、组网及运维优化复杂度等影响网络演进方案选择的因素进行了分析.
最后对5G共建共享NSA向SA演进的不同方案从技术要求、业务体验等方面进行了深入研究,提出不同场景下的共享方案演进建议,供后续5G共建共享网络规划建设参考.
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表13种方案组网复杂度、运维优化难度以及用户体验对比演进方式组网优势运维/优化优势用户体验移动性全NSA/SA双模组网现有NSA区域升级为NSA/SA双模;新建5G区域建设NSA/SA双模复杂复杂NSA单模终端可以使用5G支持国际漫游NSA/SA终端面临NSA和SA的互操作SA和NSA间互操作:SA>NSA互操作功能支持较好;NSA→SA支持虽尚不完全,但基本移动性可保证NSA/SA和SA、NSA边界需做好参数优化,避免切换不及时导致的干扰NSA+SA混合组网现有NSA区域保持不变;新建5G区域建设SA较复杂较复杂NSA单模终端较NSA/SA双模终端业务体验差SA区域,按现有协议,对于国外运营商,采用NSA网络架构的国际漫入用户仅能使用4G网络NSA/SA终端面临更多NSA与SA间的互操作SA和NSA间互操作:SA>NSA互操作功能支持较好;NSA→SA支持虽尚不完全,但基本移动性可保证NSA和SA边界需做好参数优化,避免切换不及时导致的干扰全SA组网现有NSA区域直接升级为SA;新建5G区域建设SA简单简单NSA单模终端不能使用5G按现有协议,对于国外运营商,采用NSA网络架构的国际漫入用户仅能使用4G网络5G和4G间互操作:5G→4G互操作功能支持较好;4G→5G支持虽尚不完全,但基本移动性可保证作者简介:龙青良,高级工程师,主要从事3G/LTE/VoLT/5G技术原理研究、网络评估与优化技术研究等工作;田元兵,高级工程师,主要从事移动网规建维优相关技术研究工作;李菲,高级工程师,主要从事移动网优化工作.
龙青良,田元兵,李菲5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究网络规划NetworkPlanning16