文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200191
中文引用格式： 趙曉垠，李志軍，朱雪田. 5G NSA單錨點共享下多頻段組網互操作策略研究[J].電子技術應用，2020，46(4)：10-13，18.
英文引用格式： Zhao Xiaoyin，Li Zhijun，Zhu Xuetian. The strategy of interoperation in multi-band networking for 5G NSA RAN sharing of single anchor point[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(4)：10-13，18.
0 引言
5G建網成本投入巨大，加上覆蓋密集、對站址分布的要求高，站址獲取的難度增大。為了盡量避免網絡基礎設施的重復建設，節約網絡整體投資，緩解5G網絡建設面臨的巨額資金壓力，加快推動5G的商用步伐，探索非獨立組網(Non-Standalone，NSA)下基站共享技術成為實現降本增效的必要途徑。5G建設初期，NSA組網在快速部署5G方面具有很大的優勢，其在原有4G基站的基礎上進行升級，在5G建設初期即可實現大規?？焖俚?G信號覆蓋。基站共享主要采用單錨點和雙錨點兩種方案，以及獨立載波和共享載波兩種載波共享方式，錨點站與共建共享運營商原4G基站、3G基站形成多頻段組網。
本文著重闡述NSA組網單錨點方案下獨立載波和共享載波與原4G、3G基站的多頻段組網互操作策略，包括不同頻段、異系統間用戶駐留、重選及切換策略[1-2]。
1 NSA單錨點方案
NSA接入網共享的單錨點方案中，5G基站和4G錨點基站同時共享，5G基站和4G錨點基站為同廠家設備。獨立載波指采用承建方的4G基站做錨點，兩家運營商各自擁有獨立的頻譜資源，只共享硬件資源，即物理設備共享，內部邏輯獨立，共建共享運營商雙方各使用一個載波，在各自小區內獨立廣播自己的PLMN號。獨立載波指采用承建方4G基站做錨點，運營商之間共享接入網資源，包括頻譜共享和硬件資源共享，即物理和邏輯都共享，錨點站運營商用戶共用1個載波，共用1個小區，此小區既廣播運營商A的PLMN，又廣播運營商B的PLMN。具體實現方式如圖1和圖2所示。
2 多頻段組網互操作技術
多頻段組網互操作包括不同頻段、異系統間用戶駐留、空閑態重選、連接態切換等。在5G網絡建設初期，為保證用戶在移動過程中的業務連續性，需考慮異頻段異系統網絡的互操作，并合理配置空閑態和連接態的互操作參數。本節從多頻組網互操作總體策略以及空閑態和連接態互操作具體策略兩方面闡述運營商共建共享下多頻段組網互操作的實現機制[3-4]。
2.1 總體策略
2.1.1 差異化選網
單錨點獨立載波和共享載波方案的多頻組網互操作均采用基于頻率優先級的差異化選網策略。頻率優先級分為通用頻率優先級和專用頻率優先級。通用頻率優先級通過系統廣播消息下發，用于UE空閑態駐留，專用頻率優先級通過RRC release的IMMCI(idle Mode Mobility Controll Info)字段下發，專用頻率優先級的優先級更高。結合終端識別(即：識別NSA或4G用戶)，即使4G頻段(非錨點)和4G錨點頻段的通用頻率優先級一樣，如果4G錨點頻段的專用頻率優先級更高，NSA用戶即使一開始駐留在4G頻段，也會在RRC release之后通過專用頻率優先級重選回4G錨點頻段。對于原有的4G用戶，則盡量承載在原有的共享前的4G頻段(非錨點)中，即使一開始駐留在4G錨點站，也會在RRC release之后通過專用頻率優先級重選回4G頻段。具體流程如圖3所示。
差異化選網技術將終端制式識別與傳統通用頻率優先級和用戶級專用頻率優先級相結合，可引導用戶至不同的網絡進行駐留。在下發專用優先級列表前，先進行終端類別判斷，精確區隔用戶，針對NSA用戶，4G基站和NSA共享錨點基站都會在RRC release之后下發專用頻率優先級，讓駐留在NSA共享錨點基站的NSA用戶繼續駐留，讓原本駐留在4G基站的NSA用戶重選至NSA網絡。
2.1.2 頻率優先級配置
獨立載波和共享載波錨點站與兩家運營商原4G基站、3G基站形成多頻段組網。
例如：運營商A同時存在4G多個頻段，包括800 MHz、900 MHz、1.8 GHz和2.1 GHz等交疊組網架構。其中，2.1 GHz用作室分+部分熱點宏站，1.8 GHz用作城區連片覆蓋，作為數據業務基礎層；低頻段800 MHz或900 MHz作為基礎覆蓋層連續覆蓋，并可以服務于VoLTE業務。
下面以2.1 GHz獨立載波和1.8 GHz共享載波為例，闡述運營商共建共享下的頻率優先級配置情況。
(1)2.1 GHz獨立載波頻率優先級設置
在2.1 GHz獨立載波方案下，承建方2.1 GHz 4G基站做為錨點，可將通用頻率優先級設置為最高或次高，專有頻率優先級設置為最高；可將1.8 GHz 4G基站(非錨點)通用頻率優先級設置為最高或次高，專有頻率優先級設置為最低；保證在共享區內NSA用戶最終駐留在2.1 GHz錨點站，4G用戶最終駐留在4G(非錨點)站。結合現網情況，頻率優先級設置可有多種組合方案。
對于NSA用戶，空閑態時依據專用優先級，通過IMMCI錨定在2.1 GHz錨點層 。連接態時NSA的異頻切換參數組合與LTE用戶解耦，在2.1 GHz通過給NSA和LTE用戶設置不同的切換測量門限，盡可能保證NSA用戶切換到錨點層。VoLTE業務時NSA用戶可駐留在2.1 GHz進行VoLTE業務，也可切換至相應4G網絡進行業務。
(2)1.8 GHz共享載波頻率優先級設置
在1.8 GHz共享載波方案下，承建方1.8 GHz 4G基站做為錨點，可將通用頻率優先級設置為最高或次高，專有頻率優先級設置為最高；可將2.1 GHz 4G基站(非錨點)通用頻率優先級設置為最高或次高，專有頻率優先級設置為最低；保證在共享區內NSA用戶最終駐留在1.8 GHz錨點站，4G用戶最終駐留在4G(非錨點)站。
對于NSA用戶，空閑態時NSA用戶依據專用優先級，通過IMMCI錨定在1.8 GHz錨點層。連接態時NSA的異頻切換參數組合與LTE用戶解耦，在1.8 GHz通過給NSA和LTE用戶設置不同的切換測量門限，盡可能保證NSA用戶切換到錨點層。VoLTE業務時運營商A及運營商B NSA用戶可駐留在1.8 GHz進行VoLTE業務，也可切換至相應4G網絡進行業務。
2.2 多頻組網互操作具體策略
本文從2.1G獨立載波和1.8G共享載波兩個方面闡述多頻段組網下用戶空閑態和連接態互操作具體策略，主要包括空閑態重選及連接態切換策略。2.1 GHz獨立載波方案作為重點詳細闡述，1.8 GHz共享載波方案從分析與2.1 GHz獨立載波的不同之處入手，給出相應的用戶重選及切換實現方案。
2.2.1 2.1 GHz獨立載波互操作策略
(1)空閑態重選
空閑態重選參數主要包括啟動測量門限和重選判決門限。通用頻率優先級配置為：2.1 GHz=1.8 GHz>800 MHz或900 MHz，用戶優先駐留大帶寬頻點，確保UE能夠獲得更好的數據業務體驗。
(2)連接態切換
異頻、異系統間連接態互操作一般采用切換、重定向的方式，測量事件有A1、A2、A3、A4、A5等，切換參數包括自動測量門限及切換判決門限等。為保持用戶在空閑態和連接態的駐留一致性，連接態移動性參數與空閑態參數需盡量保持一致。針對不同的優先級策略，可使用不同的切換策略事件和參數，不同切換類型的切換原理及相關參數示例如表1所示。
優先使用1.8 GHz或2.1 GHz，僅在1.8 GHz弱覆蓋盲區異頻切換到LTE 800 MHz或900 MHz上。當僅有數據業務的UE處于LTE 800 MHz中近點時基于頻率優先級切換算法及時切換到1.8 GHz上。
不同優先級的頻段同站同覆蓋時，基于頻率優先級的異頻切換測量配置在服務小區信號質量大于A1門限時下發，當用戶位于低頻段小區且滿足A1門限時，基站可控制該終端切換到高優先級頻點，可以實現低頻段小區將部分負載均衡到高頻段小區。
2.2.2 1.8 GHz共享載波互操作策略
與2.1 GHz獨立載波不同之處在于，1.8 GHz共享載波方案在錨點內只配置一個載波，雙方共用這個載波。2.1 GHz獨立載波下共享運營商雙方各使用一個載波，在各自小區內獨立廣播自己的PLMN號；而1.8 GHz共享載波下錨點站共享運營商用戶共用1個小區，此小區既廣播運營商A PLMN號又廣播運營商B PLMN號，如圖4左側所示。
在1.8 GHz共享載波情況下，當從共享載波站（兩家運營商同載波、同小區）的頻段F3向非共享區運營商A非共享站頻段F1和運營商B非共享站頻段F2進行（異頻）空閑態重選和連接態切換時，不同運營商基于運營商PLMN號分別配置鄰區列表，并根據自身需要設置各自不同的重選、切換參數。這就需要基于PLMN號來區隔用戶，并以PLMN為索引，設置兩套重選、切換參數，針對不同用戶下發。
本節著重闡述1.8 GHz共享載波與2.1 GHz獨立載波的不同之處，即：共享載波可設置基于PLMN號來區隔用戶，設置差異化的重選、切換策略。與2.1 GHz獨立載波情況類似的內容在本文內不再贅述。
(1)空閑態重選
在1.8 GHz共享載波情況下，可以設置以PLMN號來區隔用戶，為用戶配置不同的異頻測量優先目標，并采用差異化的重選策略機制，不同運營商可以使用自身不同的閾值，實現不同的用戶重選至不同的目標歸屬網絡中，避免乒乓重選和多次重選，避免重選至非共享區的非歸屬運營商網絡。具體實現方法如下：
①基于PLMN來區隔用戶；
②以PLMN為索引，設置各自重選參數，分別針對不同運營商歸屬用戶進行下發；
③用戶在重選時，優先測量自己專屬的異頻測量目標和采用自己專屬的重選參數，直接重選至本方的非共享載波，避免搜索它方的非共享基站信號，加快重選時間。
不同PLMN與不同頻段的重選參數結合的示例如表2所示。
(2)連接態切換
在1.8 GHz共享載波情況下，可以采用結合PLMN號來區隔用戶，不同PLMN號設置異頻測量優先目標頻段不同，并在共享載波的小區內針對不同歸屬用戶設置不同的切換機制和測量目標、測量參數，實現共享載波小區向不同運營商的非共享區切換。具體實現分為如下步驟：
①系統設置兩套不同的切換參數集；
②在RRC-connected狀態下，基于PLMN來區隔用戶以進行不同的測量（通過RRC-connected信令）；
③對PLMN1的用戶優先啟動對F1頻段的異頻測量，對PLMN2的用戶優先啟動對F2頻段的異頻測量；
④分別設置不同A4、A5時間門限值，各自歸屬用戶采用不同的觸發門限，上報事件給不同的目標小區；
⑤基站實行不同的切換判決，針對用戶歸屬分別采用不同的切換機制，至不同目標小區，避免乒乓切換。
不同PLMN與不同頻段的A4/A5事件結合的示例如表3所示。
3 結論
NSA組網下共建共享基站主要采用單錨點和雙錨點兩種接入方案，以及2.1 GHz獨立載波和1.8 GHz共享載波兩種載波共享方式，錨點站與兩家運營商原4G基站、3G基站形成多頻段組網。
單錨點2.1 GHz獨立載波和1.8 GHz共享載波的多頻組網互操作均采用通用頻率優先級與專用頻率優先級相結合的差異化選網技術，使NSA用戶駐留錨點層，4G用戶駐留原4G網絡。2.1 GHz獨立載波下兩家運營商各自小區獨立，重選、切換策略與LTE時期類似。鑒于1.8 GHz共享載波兩家運營商共用一個小區的特性，可用PLMN號來區隔用戶，為用戶配置不同的異頻測量優先目標，并采用差異化的重選、切換策略機制，實現將不同的用戶重選至不同的目標歸屬網絡中。
參考文獻
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[4] 3GPP TS 37.340.NR；multi-connectivity；overall description；stage-2[S].2018.
作者信息:
趙曉垠1，李志軍2，朱雪田3
(1.中國電信股份有限公司研究院，北京102209；2.中國電信集團有限公司，北京100033；
3.中國聯合網絡通信有限公司網絡技術研究院，北京100048)