王 磊

（中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100079）

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的迅猛發(fā)展，多樣化的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求出現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)，目前第四代移動(dòng)通信（4G）網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足用戶對(duì)服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)體驗(yàn)的要求，第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（5G）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)勢(shì)在必行。根據(jù)我國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組的定義，5G需要實(shí)現(xiàn)數(shù)十倍于4G指標(biāo)的性能，包括1 Gbit/s的用戶體驗(yàn)速率、1×106/km2連接數(shù)密度、毫秒級(jí)別的端到端時(shí)延。而在5G商用之際，采用何種組網(wǎng)方式及演進(jìn)路徑是各大運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)需要首先重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

1 5G組網(wǎng)演進(jìn)策略

5G網(wǎng)絡(luò)部署具體有兩種策略：獨(dú)立組網(wǎng)（SA）和非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）。SA組網(wǎng)方式將需要新建一個(gè)全新的5G網(wǎng)絡(luò)，包括核心網(wǎng)、回程鏈路和新基站。而NSA組網(wǎng)方式則是利用現(xiàn)有的4G基礎(chǔ)設(shè)施，采用雙連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)5G與長(zhǎng)期演進(jìn)（Long Term Evolution，LTE）聯(lián)合組網(wǎng)，并將5G微小站部署在高業(yè)務(wù)密度區(qū)域，滿足大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)需求。

由于5G標(biāo)準(zhǔn)的制定需要考慮向后兼容的問(wèn)題，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該綜合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況、網(wǎng)絡(luò)升級(jí)需求、市場(chǎng)戰(zhàn)略、資本輸出等多種因素，靈活地選擇適合自身的5G組網(wǎng)方式。

2 5G備選組網(wǎng)方式

3GPP在2017年3月發(fā)布的TR 38.801 Radio Access Architecture and Interfaces（無(wú)線接入架構(gòu)與接口）（Version 14.0.0）中優(yōu)選了5種備選的組網(wǎng)方案。如圖1所示，其中獨(dú)立組網(wǎng)（Standalone，SA）方式包括：Option2和Option5；非獨(dú)立組網(wǎng)（Non-Standalone，NSA）方式包括：Option3、Option7和Option4。

圖1 5G備選組網(wǎng)方案

Option2是 SA方 式，5G基 站（5G Node B，gNB）通過(guò)新空口連接到5G核心網(wǎng)（Next Generation Core，NGC）。此方案無(wú)線接入網(wǎng)和5G核心網(wǎng)全部新建，是業(yè)界公認(rèn)的最終5G目標(biāo)架構(gòu)。然而重新構(gòu)建一張5G網(wǎng)，需要新建大量的基站和核心網(wǎng)，投資相對(duì)較大。

Option3/3a/3x是NSA方式，該模式以LTE eNB為錨點(diǎn)進(jìn)行緊耦合部署，核心網(wǎng)沿用4G核心網(wǎng)（Evolved Packet Core，EPC）。由于gNB無(wú)法直接連接到EPC上，其用戶面通過(guò)4G基站（Evolved Node B，eNB）與EPC間接連接，用戶面數(shù)據(jù)通過(guò)LTE eNB進(jìn)行承載分離，eNB起到與核心網(wǎng)控制面連接錨點(diǎn)的作用，而控制信令都是通過(guò)LTE eNB下發(fā)。Option3系列分為3，3a和3x三個(gè)選型，關(guān)鍵區(qū)別在于數(shù)據(jù)分流控制點(diǎn)的不同。其中，選項(xiàng)3模式下用戶面和控制面都通過(guò)eNB連接，而傳統(tǒng)的4G基站處理能力有限，因此需要將其改造成增強(qiáng)型4G基站；選項(xiàng)3a模式中5G基站的用戶面直接連接到4G核心網(wǎng)，控制面繼續(xù)錨定于4G基站；選項(xiàng)3x模式中用戶面數(shù)據(jù)分為兩部分傳輸，其中對(duì)4G基站造成瓶頸的部分遷移到5G基站，其余的繼續(xù)通過(guò)eNB承載。由以上分析可以看出，選項(xiàng)3x既避免了對(duì)目前已經(jīng)運(yùn)行的4G基站和4G核心網(wǎng)作太多改動(dòng)，又充分利用了5G基站速度快、能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此該模式得到了業(yè)界的廣泛青睞，成為5G非獨(dú)立組網(wǎng)部署的首選。

Option4/4a是NSA方式，但核心網(wǎng)已經(jīng)由全新的5G核心網(wǎng)替代，gNB成為NGC與eNB控制面的錨點(diǎn)。由于核心網(wǎng)是5G核心網(wǎng)，此模式下的4G基站也需要改造成增強(qiáng)型4G基站。Option4系列分為選型4和選項(xiàng)4a，它們的區(qū)別僅在于數(shù)據(jù)分流控制點(diǎn)是在5G基站還是5G核心網(wǎng)，并且都不涉及舊設(shè)備的升級(jí)改造。該系列的應(yīng)用場(chǎng)景適合在5G部署的中后期，5G已經(jīng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋，此時(shí)4G作為5G的補(bǔ)充存在。

Option5是SA方式，提供了網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的一種可能，即核心網(wǎng)已經(jīng)重構(gòu)成5G核心網(wǎng)，但接入網(wǎng)側(cè)基于投資保護(hù)等的考慮，只是對(duì)原來(lái)LTE eNB進(jìn)行功能增強(qiáng)，變成增強(qiáng)型4G基站，優(yōu)化后的eNB控制面和用戶面均連接到5G核心網(wǎng)。但是改造后的增強(qiáng)型4G基站與5G基站相比，在峰值速率、時(shí)延、容量等方面依然存在很大差異，并且考慮到后續(xù)的優(yōu)化和演進(jìn)，增強(qiáng)型4G基站也不一定都能支持，因此，Option5組網(wǎng)架構(gòu)的前景并不樂(lè)觀。

Option7是NSA方式，是Opton4系列的變體，區(qū)別在于控制面連接錨點(diǎn)的功能改由4G基站承載。在該系列中，核心網(wǎng)已經(jīng)新建成5G核心網(wǎng)，4G基站為了和5G核心網(wǎng)相連，需要升級(jí)為增強(qiáng)型4G基站。該模式的控制面錨點(diǎn)在4G基站側(cè)，適用于早中期5G部署的覆蓋不連續(xù)階段。此選項(xiàng)下5G無(wú)線自身的業(yè)務(wù)能力大大增強(qiáng)，但是覆蓋還需要4G進(jìn)行補(bǔ)充。Option7系列分為選項(xiàng)7、7a和7x三個(gè)選項(xiàng)，關(guān)鍵區(qū)別在于數(shù)據(jù)分流控制點(diǎn)的不同。其中，選項(xiàng)7的數(shù)據(jù)分流點(diǎn)在增強(qiáng)型4G基站，選項(xiàng)7a的數(shù)據(jù)分流點(diǎn)在5G核心網(wǎng)，選型7x的數(shù)據(jù)分流點(diǎn)在5G基站。

3 5G組網(wǎng)方式對(duì)比分析

經(jīng)過(guò)上述分析總結(jié)，這5種組網(wǎng)架構(gòu)幾乎涵蓋了未來(lái)全球運(yùn)營(yíng)商部署5G商用網(wǎng)絡(luò)在不同階段的最優(yōu)選的組網(wǎng)需求。各運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)自身核心網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)的不同演進(jìn)策略，將這些組網(wǎng)方案進(jìn)行組合，形成特色的組網(wǎng)策略。下面對(duì)5G備選組網(wǎng)方案進(jìn)行了對(duì)比分析，如表1所示。

表1 5G備選組網(wǎng)方案對(duì)比

4 5G組網(wǎng)演進(jìn)路徑

5G的獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)這兩種架構(gòu)都分別有各自的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì)，采用何種組網(wǎng)方式及演進(jìn)路徑是各大運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)需要首先重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。Option2是5G網(wǎng)絡(luò)成熟階段的目標(biāo)架構(gòu)，對(duì)于擁有較為豐富、優(yōu)質(zhì)的低頻段資源來(lái)做廣域覆蓋，同時(shí)又可能擁有足夠的高頻段資源來(lái)做熱點(diǎn)分流的運(yùn)營(yíng)商會(huì)更傾向于選擇Option2組網(wǎng)方式直接部署。但是Option2并非是所有運(yùn)營(yíng)商的首選方案，更多的運(yùn)營(yíng)商更加傾向于考慮如何盡可能地充分利用現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)資源，使其與5G網(wǎng)絡(luò)更好地協(xié)同、融合。目前運(yùn)營(yíng)商選擇的演進(jìn)策略可分為兩條路徑：

路徑1：選擇Option2獨(dú)立組網(wǎng)模式，一步到位。

路徑2：選項(xiàng)1（現(xiàn)網(wǎng)）——選項(xiàng)3x——選項(xiàng)7x——選項(xiàng)4——選項(xiàng)2。其中，中間的步驟都是可選的。

其中，路徑1可以一步到位的新建5G核心網(wǎng)和5G基站，不需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)4G核心網(wǎng)和4G基站進(jìn)行改造，能夠?qū)崿F(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的全部性能優(yōu)勢(shì)。但是，建網(wǎng)前期需要大量的資本投入，運(yùn)營(yíng)商在選擇此路徑的情況下需要著重考慮該因素。

路徑2可以達(dá)到快速開(kāi)通5G試商用網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，其看起來(lái)相對(duì)復(fù)雜，但是中間選項(xiàng)是可選擇的，因此不同組合方式下會(huì)存在多種遷移路徑，運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)自身實(shí)際情況，組合選用其中的某幾種組網(wǎng)方式。路徑2演進(jìn)方式總投資要大于路徑1方式，然而由于該方式在5G需求及應(yīng)用不明朗的情況下進(jìn)行部署會(huì)降低風(fēng)險(xiǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商的青睞。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文詳細(xì)分析了5G組網(wǎng)的演進(jìn)策略、5種備選組網(wǎng)方式及幾種組網(wǎng)方式的優(yōu)劣勢(shì)，并且介紹了5G的演進(jìn)路徑，為運(yùn)營(yíng)商組網(wǎng)方式及演進(jìn)路徑的選擇提供了參考意見(jiàn)。