張 濤，賀 琳，李福昌（中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院，北京 100048）

0 前言

隨著5G 技術(shù)的成熟和5G 網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，移動用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)進(jìn)一步提升，峰值速率達(dá)到Gbit/s 級，同時(shí)5G 網(wǎng)絡(luò)也帶來垂直行業(yè)數(shù)字化的發(fā)展，5G 網(wǎng)絡(luò)的部署將在各個(gè)方面改變社會的生產(chǎn)和生活方式，但作為5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)者、運(yùn)營者和業(yè)務(wù)提供者的電信運(yùn)營商卻面臨著巨大的成本壓力挑戰(zhàn)。

首先，在國家提速降費(fèi)戰(zhàn)略的指引下，運(yùn)營商數(shù)據(jù)流量單價(jià)會持續(xù)降低，雖然5G網(wǎng)絡(luò)能力的提升帶來每比特成本降低，但運(yùn)營商面臨著5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增量不增收的局面；其次，5G 網(wǎng)絡(luò)引入Massive MIMO 技術(shù)，造成單站成本的大幅提升，同時(shí)隨著頻率的提高，基站數(shù)量也會高于4G，AAU 設(shè)備需要單獨(dú)的天面資源，這些都造成了巨大的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本壓力；最后，5G 基站設(shè)備功耗相比4G 網(wǎng)絡(luò)提升了3～4 倍，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營成本大幅提升。

為落實(shí)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國戰(zhàn)略，加快5G 網(wǎng)絡(luò)部署，同時(shí)響應(yīng)國家十三五規(guī)劃提出的“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展新理念，同時(shí)為了降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營成本，提升5G 網(wǎng)絡(luò)的效益和資產(chǎn)運(yùn)行效率，電信運(yùn)營商開始探索5G 網(wǎng)絡(luò)共建共享模式，實(shí)現(xiàn)互利共贏的發(fā)展。

1 5G網(wǎng)絡(luò)共享技術(shù)方案分析

1.1 異網(wǎng)漫游方案

國際漫游是電信運(yùn)營商廣泛采用的一種技術(shù)方案，主要用于跨運(yùn)營商間的用戶漫游，通過運(yùn)營商間的漫游協(xié)議，實(shí)現(xiàn)移動用戶在異運(yùn)營商通信網(wǎng)絡(luò)中的接入服務(wù)，運(yùn)營商之間依據(jù)漫游協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)間結(jié)算。

通過漫游的方式同樣可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商間的網(wǎng)絡(luò)共建共享，其核心點(diǎn)在于運(yùn)營商在不同的區(qū)域分別承建網(wǎng)絡(luò)，各自建設(shè)自己的核心網(wǎng)、承載網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)通過承載網(wǎng)絡(luò)使雙方核心網(wǎng)的互通。共享雙方的基站只連接到自己的核心網(wǎng)，異網(wǎng)用戶通過承建方的無線基站經(jīng)由承建方的核心網(wǎng)與歸屬運(yùn)營商核心網(wǎng)進(jìn)行開銷戶、計(jì)費(fèi)和策略控制等。異網(wǎng)漫游的技術(shù)方案如圖1所示。

圖1 異網(wǎng)漫游方案示意圖

與國際漫游不同，異網(wǎng)漫游共享方案可以通過共享基站廣播共享方的PLMN 號提供5G 共享用戶接入，用戶依然顯示在歸屬運(yùn)營商提供服務(wù)。

1.2 接入網(wǎng)絡(luò)共享方案

移動通信網(wǎng)絡(luò)共享可分為核心網(wǎng)共享和接入網(wǎng)共享2 種方式，核心網(wǎng)共享指運(yùn)營商不僅共享無線網(wǎng)絡(luò)，也共享核心網(wǎng)資源；接入網(wǎng)共享指運(yùn)營商各自承建自己的核心網(wǎng)絡(luò)，僅共享無線網(wǎng)絡(luò)部分。接入網(wǎng)共享方案如圖2 所示：核心網(wǎng)各自獨(dú)立，基站雙方共享，單個(gè)共享基站同時(shí)虛擬為A 和B 2 個(gè)基站，通過基站回傳網(wǎng)絡(luò)分別接入各自的核心網(wǎng)，同時(shí)為雙方用戶服務(wù)。

圖2 接入網(wǎng)絡(luò)共享方案示意圖

接入網(wǎng)共享方案中，雖然在物理上只有一個(gè)共享的基站，但在邏輯上是同時(shí)存在2 個(gè)邏輯基站和物理核心網(wǎng)，共享雙方各自擁有一張邏輯上端到端可管可控安全的5G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的開戶、計(jì)費(fèi)、策略控制均由歸屬運(yùn)營商進(jìn)行管理。

接入網(wǎng)共享根據(jù)載波配置的不同又可以分為獨(dú)立載波和共享載波2種實(shí)現(xiàn)方案。

圖3 獨(dú)立載波共享示意圖

獨(dú)立載波方案是指共享基站配置2 個(gè)獨(dú)立的載波，在不同的載波上廣播不同的PLMN，雙方用戶均只能接入各自獨(dú)立的載波（見圖3）。獨(dú)立載波的優(yōu)點(diǎn)在于雙方的載波資源獨(dú)立，可以根據(jù)自己業(yè)務(wù)的情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的差異化控制，不存在業(yè)務(wù)上互相爭搶的情況，也不需要考慮資源分配策略，雙方網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性強(qiáng)，可以各自配置差異化的業(yè)務(wù)策略；其缺點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)資源利用效率偏低，不能依據(jù)雙方資源的動態(tài)需求進(jìn)行資源的調(diào)整，并且雙方運(yùn)營能夠使用最大資源數(shù)受限于各自的頻譜，不能達(dá)到1+1＞2的效果。

共享載波方案是指共享基站可以配置1個(gè)或多個(gè)共享的載波，在任意的載波上均廣播雙方的PLMN，雙方用戶均可以接入共享載波的小區(qū)，用戶資源分配采用動態(tài)調(diào)度（見圖4）。共享載波的優(yōu)點(diǎn)在于頻譜資源利用率高，可以根據(jù)雙方業(yè)務(wù)量的情況配置單載波或多載波，實(shí)現(xiàn)資源的動態(tài)調(diào)整，提高系統(tǒng)效率并降低能耗，同時(shí)可以通過多載波聚合技術(shù)使得雙方用戶的峰值速率均可達(dá)到獨(dú)立載波的2 倍，提升網(wǎng)絡(luò)的競爭力；其缺點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)配置相對復(fù)雜，雙方須使用相同的小區(qū)級特性參數(shù)，具體參數(shù)需雙方協(xié)商統(tǒng)一配置，需要協(xié)商分配空口資源，且采用相同的QoS策略。

圖4 共享載波共享示意圖

1.3 5G網(wǎng)絡(luò)共建共享演進(jìn)路徑

異網(wǎng)漫游和接入網(wǎng)共享方案的主要差別在于共享基站是接入承建方核心網(wǎng)還是雙方核心網(wǎng)，異網(wǎng)漫游方案中共享基站只連接到承建方的核心網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)配置和資源調(diào)度均由承建方控制，對于后續(xù)演進(jìn)中的網(wǎng)絡(luò)切片和MEC 等新興業(yè)務(wù)的支持程度較差，不能滿足SA網(wǎng)絡(luò)下千行百業(yè)的差異化業(yè)務(wù)需求，因此中國聯(lián)通和中國電信在網(wǎng)絡(luò)共建共享中選擇接入網(wǎng)共享的技術(shù)方案。

在接入網(wǎng)絡(luò)共享演進(jìn)中，初期采用NSA 網(wǎng)絡(luò)共享，隨著SA產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，逐步演進(jìn)到SA網(wǎng)絡(luò)下的接入網(wǎng)共享。

2 NSA組網(wǎng)下共享技術(shù)方案

在NSA 組網(wǎng)情況下，5G NR 基站需要通過4G LTE基站作為錨點(diǎn)接入到EPC+核心網(wǎng)中，因此在網(wǎng)絡(luò)共享方案中需要考慮錨點(diǎn)站的配置方案。按照不同的錨點(diǎn)配置，NSA 網(wǎng)絡(luò)共享可以分為單錨點(diǎn)共享方案和雙錨點(diǎn)共享方案。

2.1 單錨點(diǎn)配置方案

單錨點(diǎn)共享方案是指5G 共享基站通過單一的4G錨點(diǎn)基站接入NSA組網(wǎng)架構(gòu)，4G錨點(diǎn)基站分別連接到承建方和共享方的EPC+核心網(wǎng)，單錨點(diǎn)共享方案結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 單錨點(diǎn)共享方案結(jié)構(gòu)圖

在單錨點(diǎn)方案中，無論是5G 基站還是4G 錨點(diǎn)基站均需要開通網(wǎng)絡(luò)共享功能，即對于5G 終端來說，4G錨點(diǎn)站和5G基站都是共享的。在4G共享錨點(diǎn)站上需要同時(shí)廣播共享雙方的PLMN，以保證雙方用戶都能夠正常接入，且用戶可依據(jù)PLMN 分別接入各自歸屬運(yùn)營商的核心網(wǎng)。對于共享5G 網(wǎng)絡(luò)，用戶終端開機(jī)后，概率性地搜索并駐留到本網(wǎng)4G網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)，共享方4G 基站（非共享錨點(diǎn)）通過終端能力識別出5G 終端，并將其引導(dǎo)至承建方4G錨點(diǎn)基站，接入錨點(diǎn)站后按照NSA網(wǎng)絡(luò)雙連接的建立流程添加5G NR連接。

在單錨點(diǎn)方案中，由于共享方存在本網(wǎng)4G基站和承建方4G 錨點(diǎn)基站可供接入，因此需要本網(wǎng)4G 基站能夠識別終端的5G能力，并根據(jù)終端能力設(shè)置專用重選優(yōu)先級參數(shù)，通過專用優(yōu)先級將5G終端優(yōu)先接入到承建方的4G 共享錨點(diǎn)站，然后才能共享5G 網(wǎng)絡(luò)。在此方案中，共享方4G基站只承載本網(wǎng)的4G用戶，同時(shí)需要配置針對5G終端的專用優(yōu)先級。

單錨點(diǎn)方案對于承建方網(wǎng)絡(luò)只需要根據(jù)4G 設(shè)備廠商情況建設(shè)同廠家的5G 基站，進(jìn)行NSA 網(wǎng)絡(luò)配置，但是存在4G網(wǎng)絡(luò)必須共享的問題，鑒于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)共享主要針對5G 層面，因此在錨點(diǎn)上4G 業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式也存在不同的技術(shù)方案，最突出的就是VoLTE 業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方案。

VoLTE 業(yè)務(wù)作為純4G 業(yè)務(wù)能否或者是否在共享錨點(diǎn)站承載在運(yùn)營商間也存在不同的觀點(diǎn)，一種方案是在錨點(diǎn)站上直接承載VoLTE業(yè)務(wù)，5G終端的語音業(yè)務(wù)直接由承建方4G網(wǎng)絡(luò)承載，其優(yōu)點(diǎn)是業(yè)務(wù)發(fā)起時(shí)延低并且可以支持VoLTE 和5G 業(yè)務(wù)的并發(fā)業(yè)務(wù)，缺點(diǎn)是需要進(jìn)行4G 網(wǎng)間結(jié)算；第2種方案是VoLTE 業(yè)務(wù)回歸到共享方4G本網(wǎng)承載，待業(yè)務(wù)釋放后再重回承建方的4G/5G網(wǎng)絡(luò)，其優(yōu)點(diǎn)是VoLTE業(yè)務(wù)獨(dú)立，不需要結(jié)算且業(yè)務(wù)質(zhì)量由本網(wǎng)保障，缺點(diǎn)是業(yè)務(wù)發(fā)起時(shí)延增加并且VoLTE 期間不能并發(fā)5G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時(shí)需要增加承建方的4G 網(wǎng)絡(luò)配置，需要支持基于PLMN 配置鄰區(qū)列表，及基于PLMN+業(yè)務(wù)設(shè)置頻率優(yōu)先級的功能，當(dāng)承建方4G錨點(diǎn)站收到共享方5G終端發(fā)起VoLTE語音業(yè)務(wù)請求時(shí)（即QCI1 的建立請求），承建方4G 錨點(diǎn)站觸發(fā)共享方5G 終端回歸屬的4G 進(jìn)行VoLTE 業(yè)務(wù)（如采用基于業(yè)務(wù)的異頻切換等）。

2.2 雙錨點(diǎn)配置方案

雙錨點(diǎn)配置方案是指5G 共享基站同時(shí)連接雙方的4G基站作為錨點(diǎn)站，即同時(shí)配2個(gè)錨點(diǎn)，通過2個(gè)錨點(diǎn)站分別接入到2 個(gè)EPC+核心網(wǎng)，雙錨點(diǎn)共享方案結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 雙錨點(diǎn)共享方案結(jié)構(gòu)圖

雙錨點(diǎn)方案中，4G 錨點(diǎn)站由雙方基站各自承載，共享雙方5G 終端用戶均先接入本網(wǎng)4G，基站識別終端能力后，通過雙連接配置方案添加5G NR 連接。雙錨點(diǎn)共享方案中，由于4G 網(wǎng)絡(luò)各自獨(dú)立不共享，因此對于用戶的優(yōu)先級等參數(shù)均由本網(wǎng)進(jìn)行配置，4G 基站只廣播本網(wǎng)的PLMN，4G 基站參數(shù)配置和調(diào)度策略均各自配置，不會影響5G 用戶的共享業(yè)務(wù)體驗(yàn)，4G 業(yè)務(wù)和5G業(yè)務(wù)均可以并發(fā)使用，VoLTE業(yè)務(wù)也均有各自本網(wǎng)承載，網(wǎng)絡(luò)配置和改造難度低。雙錨點(diǎn)方案需要5G基站支持雙錨點(diǎn)共享功能并且共享雙方的4G 基站必須是同廠家，否則無法實(shí)現(xiàn)。

2.3 錨點(diǎn)方案對比分析

單錨點(diǎn)共享方案由于只需要承建方4G 錨點(diǎn)站與5G 新建站之間是同廠家配置，承建方和共享方的4G網(wǎng)絡(luò)之間可以異廠家，因此適用于大部分雙方4G覆蓋區(qū)域內(nèi)異廠家的區(qū)域，但需要4G錨點(diǎn)站開通網(wǎng)絡(luò)共享功能并且需要雙方的4G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行額外的配置以滿足5G 用戶接入和移動性互操作要求，技術(shù)方案可行但網(wǎng)絡(luò)配置相對復(fù)雜。

雙錨點(diǎn)共享方案由于4G網(wǎng)絡(luò)不共享，但需要同時(shí)配置一個(gè)5G NR 站進(jìn)行NSA 雙連接配置，因此需要雙方4G 基站和5G NR 基站都是同廠家，僅適用于雙方4G 基站同廠家的區(qū)域或者完全新建4G 錨點(diǎn)站的區(qū)域，應(yīng)用范圍受限比較大，但網(wǎng)絡(luò)配置和改造相對簡單。

單錨點(diǎn)和雙錨點(diǎn)共享方目前在技術(shù)上均成熟可用，運(yùn)營商可以根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)4G 基站的分布情況來選取，進(jìn)行初期的NSA 網(wǎng)絡(luò)共享，后續(xù)均可升級演進(jìn)到SA網(wǎng)絡(luò)共享。

3 SA組網(wǎng)下共享演進(jìn)方案

隨著5G 業(yè)務(wù)的發(fā)展和5G 技術(shù)的成熟，支持5G 三大業(yè)務(wù)場景的SA網(wǎng)絡(luò)成為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的目標(biāo)，因此網(wǎng)絡(luò)共享方案也需要支持從NSA 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到SA 網(wǎng)絡(luò)共享。在網(wǎng)絡(luò)共享演進(jìn)中存在2 種技術(shù)方案：SA 網(wǎng)絡(luò)共享和NSA/SA雙棧共享。

SA 網(wǎng)絡(luò)共享架構(gòu)比較簡單，雙方5G 基站共享且同時(shí)連接到雙方的5GC 核心網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖7 所示。

NSA/SA 雙棧共享架構(gòu)相對比較復(fù)雜，在原有NSA網(wǎng)絡(luò)共享的基礎(chǔ)上，5G 基站還需要同時(shí)連接到雙方的5GC 核心網(wǎng)，4G 基站連接到雙方EPC+核心網(wǎng)，即一套共享基站系統(tǒng)需要連接到4 個(gè)核心網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和配置方面比較復(fù)雜，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖8所示。

圖7 SA網(wǎng)絡(luò)共享方案示意圖

圖8 NSA/SA雙棧網(wǎng)絡(luò)共享方案示意圖

對于前期的NSA 共享均可以升級到SA 網(wǎng)絡(luò)共享，在SA 網(wǎng)絡(luò)共享中，5G 基站需要同時(shí)廣播雙方的PLMN，雙方終端根據(jù)歸屬運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行接入，同時(shí)5G 基站需要根據(jù)PLMN 配置不同的互操作參數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)與雙方4G基站的互操作，VoLTE業(yè)務(wù)初期可通過EPS Fallback 方式回落到各自4G 網(wǎng)絡(luò)承載，后期可以通過VoNR直接發(fā)起語音業(yè)務(wù)。

4 結(jié)束語

5G 時(shí)代網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維成本的大幅提升給運(yùn)營商帶來了巨大挑戰(zhàn)，5G 網(wǎng)絡(luò)共享給運(yùn)營商帶來網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營的新模式，隨著中國聯(lián)通和中國電信兩大運(yùn)營商5G網(wǎng)絡(luò)共建共享模式的開展和運(yùn)營，未來網(wǎng)絡(luò)共享會成為國內(nèi)外運(yùn)營商建網(wǎng)模式的新標(biāo)桿，帶來5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營模式的新變革。