多運(yùn)營商共享5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案及其難點分析

馮 佳

（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

隨著市場競爭的加深和運(yùn)行成本的不斷提高，各個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的壓力增大，并且部分運(yùn)營商在獲取頻譜和站點資源方面相對比較困難，所以許多運(yùn)營商都在思考運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)共享的方法降低運(yùn)營成本、提升網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)效果以及增強(qiáng)品牌競爭力。在4G 時，我國許多運(yùn)營商如移動、電信、聯(lián)通為了節(jié)省運(yùn)營成本就進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)共享的研發(fā)，前期的實踐主要是在基站配套設(shè)施的共享方面，而電信和聯(lián)通還進(jìn)行了獨立載波的共享。

在新時代下，5G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了全球最為關(guān)注的話題。而5G 的研發(fā)和運(yùn)營相對于4G 需要的資金更加的龐大，運(yùn)營數(shù)據(jù)更加的多，單一的運(yùn)營商很難單獨運(yùn)營，所以運(yùn)營商更加需要進(jìn)行5G 網(wǎng)絡(luò)共享的建設(shè)。而在進(jìn)行5G 共建共享的過程中要對頻率、站址、基站以及承載網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行統(tǒng)一的共建，這給運(yùn)營商造成了非常大的困難。本文為了提升運(yùn)營商共享共建的效果，明顯降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營的成本，早日實現(xiàn)十九大提出的“提高發(fā)展效率”的理念，對5G 網(wǎng)絡(luò)共享的技術(shù)難點進(jìn)行了詳細(xì)的研究，然后提出一些合適的控制措施，從而提升了共建共享模式的效率。

1 5G 無線網(wǎng)共享的3GPP 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

在過去，無線接入網(wǎng)（Radio Access Net-work，RAN）的共享主要分為多運(yùn)營商核心網(wǎng)（Multi-Operator Core Network，MOCN）和網(wǎng)關(guān)核心網(wǎng)（Gate Way Core Network，GWCN）。圖1 為4G 第三代合作伙伴計劃（3GPP）標(biāo)準(zhǔn)化的兩種網(wǎng)絡(luò)共享構(gòu)架。

圖1 4G 階段3GPP 標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)共享架構(gòu)

在圖1 中可以發(fā)現(xiàn)，RAN、用戶設(shè)備以及接入管理功能需要支持更多的陸地移動網(wǎng)絡(luò)和不同的移動網(wǎng)絡(luò)號碼。所以就要求運(yùn)營商在建設(shè)5G 共享模式時要保證信息終端能夠連接到每個運(yùn)營商的移動網(wǎng)絡(luò)，并且保證其能夠平等的傳輸?shù)浇K端。同時，還要對后續(xù)的工作進(jìn)行完善，如5G 新空口現(xiàn)在只能許可一個小區(qū)的不同移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。5G 的3GPP 標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)共享構(gòu)架可以參考圖2。

2 多運(yùn)營商共享5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案

2.1 5G GRAN 基站共享方案

和4G 網(wǎng)絡(luò)共享模式一樣，5G 網(wǎng)絡(luò)共享模式在處理載波資源配置時也需要分為獨立載波和共享載波兩種方法。其中，共享方法是把多個核心網(wǎng)連接到一個下一代無線接入網(wǎng)，并且可以共享頻率資源，而獨立共享則指只是共享下一代無線接入網(wǎng)，沒有頻率資源。二者的區(qū)別主要在于：（1）獨立載波在共享下頻譜資源不會共享；（2）共享載波頻譜資源也可以進(jìn)行共享。所以供應(yīng)商為了降低運(yùn)營成本、簡單維護(hù)等可以運(yùn)用獨立載波共享方法。二者具體的對比如表1 所示。

圖2 5G 階段3GPP 標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)共享構(gòu)架

2.2 核心網(wǎng)共享技術(shù)方案

在建設(shè)核心網(wǎng)共建共享方案時可以運(yùn)用多運(yùn)營商核心網(wǎng)的方法，也就是多個運(yùn)營商共同用一個下一代無線接入網(wǎng)，但是不共享核心網(wǎng)。每個運(yùn)營商在運(yùn)營過程中運(yùn)用自己的獨立數(shù)據(jù)核心網(wǎng)，其原因主要有如下4 點：（1）每個運(yùn)營商都有自己的業(yè)務(wù)需求以及業(yè)務(wù)方法，這些對核心網(wǎng)的要求也不相同；（2）運(yùn)營商在運(yùn)營過程中對其開通和計費系統(tǒng)也不相同，如果公用一個系統(tǒng)會對運(yùn)營商造成一定影響；（3）每個運(yùn)營商對移動數(shù)據(jù)的運(yùn)用并不相同；（4）運(yùn)營商的語音通話和切換都不相同。

2.3 承載網(wǎng)共享技術(shù)方案

承載網(wǎng)共享在國外是比較普遍的，如果從技術(shù)方面進(jìn)行考慮，主要有物理雙掛和邏輯雙掛兩種。其中物理雙掛是指把基站的兩個傳輸接口連接到兩個不同的運(yùn)營商，而運(yùn)營商之間不用進(jìn)行連接。邏輯雙掛是指共享站僅接入一個運(yùn)營商的下一代無線接入網(wǎng)IP 化，其為其他運(yùn)營商實現(xiàn)業(yè)務(wù)傳輸。

3 多運(yùn)營商共享5G 難點分析

3.1 獨立組網(wǎng)/非獨立組網(wǎng)混合架構(gòu)下的共享

在建設(shè)5G 共享網(wǎng)絡(luò)時可以選擇獨立組網(wǎng)（SA）和非獨立組網(wǎng)（NSA）兩種方法，在這一過程中不同的運(yùn)營商會根據(jù)自身的運(yùn)營情況選擇合適的組網(wǎng)方式，這就會對5G 共享造成一定程度上的難點。例如，如果某個運(yùn)營商選擇了NSA 的組網(wǎng)方式，由于其需要充分考慮4/5G 的耦合情況，從而造成組網(wǎng)的調(diào)配和維護(hù)比較困難。

從理論方案進(jìn)行考慮，5G 無線接入網(wǎng)是可以在非獨立組網(wǎng)之間、獨立組網(wǎng)與非獨立組網(wǎng)、獨立組網(wǎng)之間進(jìn)行工作，但是如果非獨立組網(wǎng)和獨立組網(wǎng)進(jìn)行共享會對5G 基站提出新的要求。

此外，在實際運(yùn)營過程中，如果進(jìn)行混合構(gòu)架就要求共享區(qū)內(nèi)的新空口基站都要有支持兩種組網(wǎng)的接口，從而造成鄰區(qū)的組網(wǎng)也變得更加復(fù)雜，并影響了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作。除此以外，為了滿足不同組網(wǎng)混合構(gòu)架的服務(wù)質(zhì)量，運(yùn)營商需要制定更加復(fù)雜的管理系統(tǒng)，保證4/5G 運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行統(tǒng)一管理。當(dāng)4G 和5G 對應(yīng)不同運(yùn)營商時，要實現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)營會是很大的挑戰(zhàn)。

3.2 5G 無線接入網(wǎng)空口資源共享

5G 無線接入網(wǎng)共享的方法主要是多運(yùn)營商只共享無線接入網(wǎng)，而核心網(wǎng)要保持獨立，這就對不同運(yùn)營商之間無線資源的分配提出了新的難點，在處理這類問題時可以考慮選擇如下3 種方法。

3.2.1 固定比例分配

這種方式是通過前期調(diào)查，然后根據(jù)調(diào)查結(jié)果事先分配好不同運(yùn)營商的空口資源比例，然后再運(yùn)用令牌桶的方法，使基站運(yùn)用用戶的多公共陸地移動網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行調(diào)度，但是這種方法具有決定性的缺點，無法做到動態(tài)分析，對運(yùn)營商的發(fā)展具有一定的阻礙作用。

3.2.2 部分共享分配

首選選擇出一部分頻譜資源，然后按照一定的比例分配給每個運(yùn)營商，剩余頻譜資源可以由各個運(yùn)營商進(jìn)行共享，然后根據(jù)實際需要進(jìn)行搶占，這種方式在一定程度上提高了資源動態(tài)效果。

3.2.3 按比例共享分配

首先設(shè)計出一個合適的共享比例，各個運(yùn)營商可以根據(jù)這一比例分配全部的頻譜資源，按比例共享分配策略能使共享載頻資源利用率達(dá)到最高，單用戶峰值速率可以達(dá)到最大值，不同運(yùn)營商間的用戶可以按設(shè)定比例公平分配資源；固定分配比例策略的資源利用率最低，單用戶峰值速率也最低。因此實際應(yīng)用中建議采用按比例共享分配策略，這種方式在很大程度上提升了資源分配的動態(tài)效果。

通過對3 種頻譜資源的分配進(jìn)行分析可以看出，按比例共享分配方法可以使得共享頻譜資源得到最大化的利用，用戶峰值的速率能夠達(dá)到最大化，所以在進(jìn)行資源分配時可以按照此方法進(jìn)行分配；固定比例分配在3 種方法中的資源利用率最低，非常不利于運(yùn)營商的運(yùn)營。

表1 兩種載波共享對比

4 結(jié) 論

在4G 階段，網(wǎng)絡(luò)共享已經(jīng)成為了運(yùn)營商降低成本、增加業(yè)務(wù)的重要方法，所以在5G 階段，運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)共享的建設(shè)有了更大的期望，這使得基站共享遇到了非常大的機(jī)遇，但是因為5G 存在的一些新特性，也給網(wǎng)絡(luò)共享提出了一些挑戰(zhàn)，并為其發(fā)展帶來了一些不穩(wěn)定因素。但是無論在哪種方面進(jìn)行考慮，進(jìn)行多運(yùn)營商5G 共享都有非常大的優(yōu)點，所以運(yùn)營商在進(jìn)行5G 共建共享時要按照先易后難的原則，共同合作、共同開發(fā)。