文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200193
中文引用格式： 周閱天，李志軍，陳建剛，等. 5G無線接入網共享與演進技術研究[J].電子技術應用，2020，46(4)：14-18.
英文引用格式： Zhou Yuetian，Li Zhijun，Chen Jiangang，et al. Research on sharing and evolution of 5G wireless access network[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(4)：14-18.
0 引言
移動網絡投資巨大，因此加強運營商之間的協同合作，推進網絡共享是快速建成移動網絡的全國覆蓋，發揮雙方各自資源最大效用的關鍵。共建共享技術可以有效避免運營商之間惡性競爭環境下重復建設，消除網絡大規模投資帶來的不確定性風險，實現降本增效[1]。
網絡共享技術通常包括兩種：無線接入網共享與異網漫游。無線接入網共享主要體現在基站的共建共享層面，不同運營商共享同一基站，并分別接入各自核心網，用戶體驗基本等同于自建網絡；而異網漫游方案則是移動網絡基站僅接入承建方核心網，雙方核心網對接互通，用戶通過類似于國際漫游的方式享受服務。兩種方案的網絡拓撲如圖1所示。
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兩種方式均具備技術實現性，但是異網漫游方案對業務體驗有一定的影響，具體體現在以下幾個方面：(1)部分業務時延大于本網用戶；(2)漫游區域邊界可能會卡頓或掉話現象；(3)無法支持共享方漫游用戶歸屬等。而接入網共享技術對業務影響較小，且相比異網漫游技術更容易部署。因此，接入網共享技術是綜合考慮用戶體驗、業務支持、網絡改造難度、網絡演進等因素下的移動網絡部署的最佳策略。
與4G組網方式不同，5G組網方式包括非獨立組網(Non Stand Alone，NSA)和獨立組網(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EPC。而SA組網方式中，5G NR不依賴4G網絡，直接接入5G核心網(NG Core，5GC)，形成完整獨立的5G網絡。針對NSA和SA不同的5G組網方式，共建共享技術也存在技術方案的差異[2-3]。
本文重點從5G NSA組網方式入手，分別介紹了3種NSA無線接入網共享技術方案，并提出NSA共享向SA組網方案的共享演進技術。
1 無線接入網共建共享
1.1 共建共享網絡架構
無線接入網共建共享技術是移動網絡的基站共享，物理上一個基站，而邏輯上為兩個基站，兩個基站分別上聯接入各自核心網，而承載網需要兩家運營商共享互通。上層的核心網與IT管理系統基本無變化。接入網共享網絡結構如圖2所示。
1.2 載波共享技術方案
基站實現共享功能有兩種技術手段：
(1)獨立載波：獨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絡公共陸地移動網絡標識(Public Land Mobile Network IDentification，PLMN ID)。共享雙方小區獨立，各家調度各家資源，不存在業務上互相爭搶的情況，不需要考慮資源分配策略，可以使用一些業務差異化創新，適用于業務量教高的區域。
(2)共享載波：共享載波方案配置一個或兩個載波實現頻率資源共享，如圖4所示。共享雙方運營商的小區共享，小區內同時廣播兩個網絡號，且使用相同的小區級特性參數，具體參數需雙方協商統一配置，例如需要協商分配空口資源，且采用相同的QoS策略。該方案優點是載波帶寬可配置，既適用于業務量低的區域(共享單載波100 MHz帶寬)，也適用于業務量高的區域(共享雙載波200 MHz帶寬)。
獨立載波與共享載波兩種技術方案詳細對比如表1所示。
現網部署NSA網絡除共享5G站外還需同時共享4G錨點站，實現用戶區隔和互操作，并逐步演進到SA網絡。SA階段前期的4G網絡共享類似，技術和互操作關系比較成熟。
2 NSA共享技術方案
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錨點基站同站址，這也給網絡規劃帶來很大難度，在全球范圍內無應用案例，是共建共享技術方案實現的一大難點。
NSA共享技術的實現方式有兩種：雙錨點與單錨點。雙錨點是5G基站分別連接各自4G錨點基站(4G基站不共享)。單錨點是5G基站連接一個4G錨點基站(4G錨點基站兩家共享，需開通共享功能)。圖5所示為NSA共享示意圖。
2.1 雙錨點技術實現
雙錨點實現方式如圖6所示，合作雙方運營商僅共享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功能。此方案適用于雙方4G同廠家區域，可在對4G改造較小的情況下快速實現5G網絡共建共享。
雙錨點共享網絡對5G用戶的開機流程與移動狀態基本與自建網絡相同。5G終端開機后，搜索本網4G，駐留在4G錨點基站，在錨點基站的引導下，按需添加5G NR連接。5G終端在移動狀態下基于本網4G情況，執行錨點間的切換，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 單錨點技術實現
單錨點實現方式如圖7所示，合作雙方運營商5G和4G錨點基站均共享，且需要同廠家。此方案需要雙方各自申請一個新網號，承建方的4G和5G基站同時廣播老網號和新網號，承建方的4G基站需要擴容承接共享方的5G用戶接入。5G終端出廠需內置對方新網號為等效歸屬PLMN，并配置映射關系。
在單錨點組網下，5G終端開機后搜索本網4G，本網4G基站識別5G終端并將其引導至承建方4G錨點基站，在錨點基站的引導下按需添加5G NR連接。共享方4G終端開機后，搜索并駐留本網4G，由于不能識別新網號，因此不接入共享的4G網絡（即錨點站）。5G終端移動時，若終端處于空閑態，從非共享區移動到共享區，共享方5G終端從本網4G基站獲得專用頻點優先級，隨后被指引重選到承建方4G錨點站；若終端處于連接態，從非共享區移動到共享區，共享區域內的共享方邊界小區配置承建方4G PLMN異頻鄰區，并針對5G終端執行切換到承建方4G錨點站。
對于單錨點技術實現，根據錨點站采用載波共享的技術方式不同又分為共享載波單錨點共享方案與獨立載波單錨點共享方案。這兩種組網方案的優缺點與表1單、雙載波對比的特點相同，運營商可根據現網情況自行選擇，實現5G共享技術混合組網。
3 SA接入網共享技術
NSA階段共享技術方案復雜，設計的改造工作量大，網絡管理、優化難度大，在SA具備商用能力的條件下應盡快演進升級至SA的共建共享，改善網絡質量。因此，接入網技術方案需要兼顧SA的演進能力，以提升網絡未來競爭力。
3.1 向SA的網絡演進
NSA架構下采用4G做錨點站，4G/5G一起共享，5G基站具有從NSA共享向SA共享演進的能力。SA架構下新建5G核心網，演進過程如圖8所示。NSA/SA雙模5G基站同時接入4G核心網和5G核心網，NSA可以繼續共享，與SA共享共存；SA單模5G基站僅連接5G核心網繼續共享。
3.2 SA組網方案與技術實現
SA組網下，接入網共享架構與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。網絡改動方面，核心網不需要改造，承載網按需擴容，5G基站需開啟基站共享功能，且配置雙方4G基站作為鄰區，可回落本網VoLTE，也可回落到承建方的VoLTE?；芈涞匠薪ǚ絍oLTE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接入網共享具備網絡切片、MEC等業務的基礎條件，但對于共享方來說時延有所增減。
4 結論
在NSA階段的5G共享技術相對復雜，本文在多種方案對比研究基礎上，明確了3種技術解決方案：雙錨點共享技術方案、單錨點獨立載波技術方案和單錨點共享載波技術方案。5G NSA階段通過接入網共享技術方案可快速部署共享網絡，大幅節省運營商們對5G網絡的投資。同時，本文提出NSA共享向SA共享演進的組網方案與技術實現，從而保證了5G共享網絡的未來競爭力。
參考文獻
[1] 埃里克·達爾曼，斯特凡·巴克浮，約翰·舍爾德，等.5G NR標準：下一代無線通信技術[M].朱懷松，王劍，劉陽，譯.北京：機械工業出版社，2019.
[2] 汪丁鼎，許光斌，丁巍，等.5G無線網絡技術與規劃設計[M].北京：人民郵電出版社，2019.
[3] 劉曉峰，孫韶輝，杜忠達，等.5G無線系統設計與國際標準[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）