5G網(wǎng)絡(luò)共建共享方案研究及難點分析

1 引言

5G商用在即，推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)共建共享，成為運營商切實提升投資效率，降低電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)總體擁有成本（TCO），有效應(yīng)對日益加劇的業(yè)務(wù)競爭的重要途徑。2019年9月9日，中國電信與中國聯(lián)通簽署《5G網(wǎng)絡(luò)共建共享框架合作協(xié)議書》，在全國范圍內(nèi)合作共建一張5G接入網(wǎng)絡(luò)。這標(biāo)志著，國內(nèi)電信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)共享突破了運營商之間獨立投資建網(wǎng)的限制，實現(xiàn)了無線接入網(wǎng)甚至是核心網(wǎng)的深度共享。

2 5G網(wǎng)絡(luò)共享方案

5G網(wǎng)絡(luò)共享的深度與資本性支出、網(wǎng)絡(luò)部署可控性密切相關(guān)，如圖1所示。其中，鐵塔共享方案僅共享站址資源和基站配套資源，運營商建網(wǎng)的可控性最高。而接入網(wǎng)共享方案和異網(wǎng)漫游方案所共享的資源（站址和配套資源、頻譜、無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)等）相較于鐵塔共享模式逐級增加，但建網(wǎng)可控性也隨之降低，同時存在大量的技術(shù)細(xì)節(jié)需要共享運營商之間進(jìn)行深入研究和審慎選擇。

圖1 網(wǎng)絡(luò)共享深度與資本性支出及可控性的關(guān)系

2.1 接入網(wǎng)共享

5G接入網(wǎng)共享的架構(gòu)如圖2所示。運營商之間共享同一個物理基站，該基站雙上聯(lián)接入各自的核心網(wǎng)。同時，雙方的承載網(wǎng)采用物理雙掛或邏輯雙掛的方式進(jìn)行共享互通。網(wǎng)管系統(tǒng)則由主建方開放權(quán)限給共享方。

圖2 5G接入網(wǎng)共享網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

根據(jù)載波配置方式，接入網(wǎng)共享方案可細(xì)分為獨立載波方案和共享載波方案。獨立載波是指在共享基站上同時配置兩個獨立的載波，每個獨立載波廣播運營商各自的PLMN。這種方案的好處在于，終端可在各自獨立的載波下開展業(yè)務(wù)，可各自保持運營商原有的語音解決方案，且不需要考慮空口資源分配的策略，適合于雙方存在差異化業(yè)務(wù)的場景。共享載波則可以按需配置1個或兩個共享的載波，并且在載波上同時廣播不同共享運營商的PLMN。這種方案的頻率使用效率相對較高，但需要雙方協(xié)調(diào)空口資源分配策略，且同載波上需要配置雙方不同的語音解決方案。

由于5G支持NSA和SA組網(wǎng)模式，因而采用接入網(wǎng)共享方案必須考慮不同組網(wǎng)模式下的技術(shù)細(xì)節(jié)。在NSA模式下，5G基站共享，4G錨點基站可按需共享。也即是說，NSA接入網(wǎng)共享存在單錨點（4G基站不共享）和雙錨點（4G錨點基站共享）兩種實現(xiàn)方式，如圖3所示。

圖3 NSA接入網(wǎng)共享單錨點和雙錨點方案

（1）NSA單錨點接入網(wǎng)共享

主建方通過改造現(xiàn)有4G或新建的方式建設(shè)4G錨點，并開通共享功能。在共享區(qū)域，主建方的5G NSA終端開機(jī)接入流程與自建無異，而共享方5G NSA終端開機(jī)后，則需要先搜索本網(wǎng)4G基站。此時，本網(wǎng)4G基站必須具備識別5G NSA終端并將其引導(dǎo)至主建方4G錨點基站的功能。隨后，NSA終端在主建方4G錨點基站的引導(dǎo)下，按需添加5G輔小區(qū)。

由此可見，該方案的重點是，在共享區(qū)域，必須對共享方的4G基站進(jìn)行軟件升級，使其具備為NSA終端下發(fā)專有小區(qū)重選頻點優(yōu)先級的功能，以便引導(dǎo)終端重選至主建方4G錨點基站。此外，必須對主建方的4G錨點基站進(jìn)行擴(kuò)容，以便在承接共享方5G用戶接入的同時，保證本網(wǎng)原有4G用戶的體驗不受影響。

（2）NSA雙錨點接入網(wǎng)共享

雙方僅共享5G基站，各自錨定己方的4G基站。這樣一來，在共享區(qū)域，雙方各自的5G用戶NSA終端開機(jī)后，均通過駐留在本網(wǎng)4G錨點，并在錨點基站引導(dǎo)下按需添加5G輔小區(qū)的方式進(jìn)行接入，與自建NSA網(wǎng)絡(luò)的流程基本一致。但這種方案的要求較為苛刻，即要求5G與4G基站同廠家，且雙方4G基站也需同廠家。此外，雙方的4G基站均需升級支持錨點功能。目前，全國首例5G共建共享站點，即是通過雙錨點方案進(jìn)行建設(shè)的。

對比單錨點和雙錨點兩種方案，后者在性能表現(xiàn)上相對更佳，具體體現(xiàn)在：其一，雙方NSA終端均無需經(jīng)過小區(qū)重選，接入時延較短，用戶感知與自建NSA網(wǎng)絡(luò)一致；其二，對現(xiàn)網(wǎng)4G基站的容量壓力影響較小，且有利于雙方相對獨立運營。但從場景適用性的角度看，前者可用于雙方4G基站不同廠家的區(qū)域，而后者僅局限于雙方4G同廠家區(qū)域，前者的適用性明顯更廣。

在SA模式下，接入網(wǎng)共享架構(gòu)與NSA模式下相同。5G基站需開通共享功能，且配置雙方4G基站作為鄰區(qū)，承載網(wǎng)共享互通，核心網(wǎng)無需改造。需要重點考慮的問題是，在VoNR語音方案成熟前，如何回落至4G實現(xiàn)VoLTE語音業(yè)務(wù)。如回落至主建方VoLTE，則4G基站必須同步共享，且需考慮網(wǎng)間結(jié)算問題；如回落至各自的方VoLTE，則4G基站無需共享，終端通過鄰區(qū)切換回落至本網(wǎng)VoLTE，但是5G基站配置異網(wǎng)鄰區(qū)的代價較大。

2.2 異網(wǎng)漫游

異網(wǎng)漫游的共享深度更為徹底，其架構(gòu)如圖4所示。在該架構(gòu)中，接入網(wǎng)和承載網(wǎng)均共享，雙方僅自建核心網(wǎng)，開銷戶、計費和策略控制等功能仍在各自核心網(wǎng)中實現(xiàn)。主建方5G基站只上聯(lián)至己方核心網(wǎng)，雙方承載網(wǎng)對接互通，共享方的用戶業(yè)務(wù)流程需同時經(jīng)過主建方核心網(wǎng)和共享方核心網(wǎng)。

圖4 5G異網(wǎng)漫游網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

同樣的，在NSA和SA組網(wǎng)模式下，異網(wǎng)漫游的技術(shù)實現(xiàn)細(xì)節(jié)不同。在NSA模式下，4G核心網(wǎng)及無線網(wǎng)均需進(jìn)行改造。對于4G核心網(wǎng)，主建方MME、SGW需進(jìn)行擴(kuò)容，以承接漫入用戶。此外，雙方核心網(wǎng)需對通，具體會涉及到DNS、DRA、SAE-GW等網(wǎng)元。對于4G無線網(wǎng)，需對共享方4G基站進(jìn)行升級，以引導(dǎo)共享方5G NSA用戶接入主建方5G網(wǎng)絡(luò)。此外，需對主建方4G基站進(jìn)行擴(kuò)容，以承接漫入用戶。共享的運營商雙方需各自申請一個新網(wǎng)號，由主建方4G基站廣播老網(wǎng)號和新網(wǎng)號。

在SA模式下，實現(xiàn)方案較為簡單，雙方5G核心網(wǎng)的控制面、用戶面進(jìn)行對接。5G接入網(wǎng)側(cè)根據(jù)語音回落方案的不同指定對應(yīng)基站進(jìn)行新網(wǎng)號的廣播。

3 5G網(wǎng)絡(luò)共享難點

5G網(wǎng)絡(luò)共建共享首先面臨的是共享運營商雙方組網(wǎng)策略和方案選擇的協(xié)同問題，其次才是具體實現(xiàn)方案上的技術(shù)細(xì)節(jié)問題。

3.1 組網(wǎng)策略協(xié)同

NSA是現(xiàn)階段5G快速建網(wǎng)并構(gòu)筑競爭優(yōu)勢的可行架構(gòu)，而SA則是5G演進(jìn)的目標(biāo)架構(gòu)。運營商可能選擇循序漸進(jìn)，先由NSA起步，再逐步過渡到SA，也可能選擇一步到位，直接采用SA架構(gòu)。因而，共享的雙方如不能在組網(wǎng)策略上達(dá)成一致，則可能出現(xiàn)NSA/SA混合架構(gòu)下的共享問題，由此導(dǎo)致技術(shù)實現(xiàn)難度攀升。以NSA/SA混合架構(gòu)下的接入網(wǎng)共享為例，其難點主要有：其一，5G基站產(chǎn)品實現(xiàn)復(fù)雜，需支持NSA/SA雙棧功能；其二，共享區(qū)域內(nèi)5G基站的拓?fù)浼班弲^(qū)規(guī)劃復(fù)雜；其三，承載網(wǎng)共享互通時，路由管理復(fù)雜；其四，難以實現(xiàn)獨立運營，因為NSA采用4G QoS，SA采用5G QoS，一旦采用混合架構(gòu)，則需要運營商重新定義一套能夠統(tǒng)一4G和5G QoS的優(yōu)先級映射框架，而統(tǒng)一框架則意味著不是獨立運營。NSA/SA混合架構(gòu)下的異網(wǎng)漫游，同樣存在諸多挑戰(zhàn)。因此，在實際部署時，建議共享運營商之間協(xié)同組網(wǎng)策略，采用NSA/NSA或SA/SA架構(gòu)，以便在一定程度上降低技術(shù)實現(xiàn)難度。

3.2 技術(shù)方案選擇

在NSA模式下，如采用異網(wǎng)漫游的方式，長期來看，整體投資和運營成本最小，但短期內(nèi)看，所涉及的網(wǎng)絡(luò)改造工作較多，包括核心網(wǎng)互通改造、核心網(wǎng)側(cè)MME和SGW擴(kuò)容、接入網(wǎng)側(cè)4G基站的改造或升級等。此外，在業(yè)務(wù)體驗方面，由于共享方用戶數(shù)據(jù)報文需通過基站發(fā)送給主建方核心網(wǎng)，再有主建方核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)至歸屬核心網(wǎng)，最后才路由至互聯(lián)網(wǎng)對應(yīng)的服務(wù)器，可能導(dǎo)致額外的業(yè)務(wù)時延。因此，建議在NSA階段采用接入網(wǎng)共享方案進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)共享。在SA模式下，如采用異網(wǎng)漫游方式，用戶體驗時延可能增加，則對網(wǎng)絡(luò)切片支持困難。因此，在SA階段，同樣建議采用接入網(wǎng)共享方案，這樣也能保證從NSA到SA演進(jìn)過程中始終采用同一共享方式，演進(jìn)更為順暢。

3.3 技術(shù)細(xì)節(jié)取舍

采用接入網(wǎng)共享方案時，由于RRC連接數(shù)和基站吞吐量均為基站級資源，因此需要考慮共享雙方的資源分配問題。為保證頻率資源利用率最高，建議雙方按照一定比例固定分配資源，當(dāng)某一方固定分配的資源用盡而另一方資源存在空閑時，可臨時占用部分空閑資源。對于承載網(wǎng)互通，則建議采用邏輯雙掛，即通過VPN方式實現(xiàn)業(yè)務(wù)回傳。對于URLLC場景下因路由迂回所導(dǎo)致的業(yè)務(wù)時延增加，可考慮通過新增專線解決。

4 結(jié)束語

5G網(wǎng)絡(luò)共建共享應(yīng)在兼顧共享運營商雙方運營需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實際情況，因地制宜，靈活確定技術(shù)實現(xiàn)方案的細(xì)節(jié)，而不能拘泥于某一方案。這樣才能有效推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的深度共享。