5G核心網(wǎng)SA組網(wǎng)方案及4G/5G互操作分析

倪玥

摘要：相比于非獨(dú)立組網(wǎng)，獨(dú)立組網(wǎng)（SA組網(wǎng)）有著更高優(yōu)勢，更適合用于5G核心網(wǎng)的組網(wǎng)工作中。同時，為了保證5G網(wǎng)初期用戶獲取網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的流暢性，需要實(shí)現(xiàn)4G與5G的互操作，即在未覆蓋5G網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域?yàn)橛脩糇詣犹峁?G網(wǎng)絡(luò)服務(wù);在進(jìn)入5G基站覆蓋區(qū)域后自動轉(zhuǎn)入5G網(wǎng)絡(luò)的提供?；谶@樣的情況，形成可以完成4G/5G互操作的5G核心網(wǎng)SA組網(wǎng)方案具有極高的現(xiàn)實(shí)價值?；诖?，本文提出了一種基于Option 2的5G核心網(wǎng)SA組網(wǎng)方案，并從控制面、移動性管理功能的分設(shè)、）用戶數(shù)據(jù)庫遷移、語音及短信方案、計費(fèi)設(shè)計、4G與5G融合互操作的架構(gòu)設(shè)計設(shè)計方面入手，對該包含4G/5G互操作功能的5G核心網(wǎng)SA組網(wǎng)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明。

關(guān)鍵詞：5G核心網(wǎng);獨(dú)立組網(wǎng);4G/5G互操作

一、基于Options的5G核心網(wǎng)SA組網(wǎng)總體設(shè)計

在設(shè)置Option時，需要對不同無線接入以及核心網(wǎng)的排列組合進(jìn)行考量，如圖1所示。從終端方面來說，同時連接兩個基站的終端實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸屬于雙連接;只連接一個基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸為單連接，由此可以對非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）以及獨(dú)立組網(wǎng)（SA）進(jìn)行區(qū)分。在本次研究中，主要選用獨(dú)立組網(wǎng)的方式，要求終端落實(shí)單連接，包含Option1、Option2、Option5以及Option6[1]。其中，對于Option2來說，其包含著相對獨(dú)立的5G架構(gòu)，可以在5G核心網(wǎng)內(nèi)接入5G基站，因此在本次進(jìn)行5G核心網(wǎng)獨(dú)立組網(wǎng)的過程中主要選用了Option2。

需要注意的是，在進(jìn)行5G基站建設(shè)的初期階段，其所覆蓋的區(qū)域并不完善，這就要求實(shí)現(xiàn)4G與5G協(xié)同互操作，以此保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性。在Option2中，如果5G終端并未位于5G基站的覆蓋范圍內(nèi)，則要回落至4G網(wǎng)絡(luò)。同時，因?yàn)?G核心網(wǎng)只能夠與5G基站建立起連接關(guān)系，所以要在N26接口的支持下完成4G與5G之間的互操作。

二、基于Option 2的5G核心網(wǎng)SA組網(wǎng)的開放式部署策略

（一）控制面

主要選用分省集中設(shè)置架構(gòu)完成控制面的搭建，在集團(tuán)骨干層面實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)倉儲功能、網(wǎng)絡(luò)開放功能的集中部署;在省層面完成UDM/HSS、AMF等的部署;在用戶面，依托現(xiàn)實(shí)需求，促使UPF SAEGW -U下沉到地市層面。

（二）移動性管理功能的分設(shè)

新建立起AMF，并與現(xiàn)網(wǎng)MME進(jìn)行分設(shè)。實(shí)踐中，現(xiàn)網(wǎng)MME與4G基站的配置不做新的調(diào)整，保持原有設(shè)置情況即可。在此基礎(chǔ)上，新建AMF承擔(dān)起接入5G基站的任務(wù)，且在N26接口的支持下，新建AMF與現(xiàn)網(wǎng)MME實(shí)現(xiàn)互通。依托這樣的設(shè)置方式，能夠進(jìn)一步提升4G核心網(wǎng)與5G核心網(wǎng)各自承載容量規(guī)劃的清晰性與簡單程度。實(shí)踐中，新建立起的AMF可以與現(xiàn)網(wǎng)MME保持同一廠家，也可以異廠家，在本此組網(wǎng)設(shè)計中，出于便捷程度的考量，選用了同廠家。

（三）用戶數(shù)據(jù)庫遷移

為了保證4G網(wǎng)用戶可以在不更換號碼與電話卡的前提下流暢使用5G網(wǎng)絡(luò)，就必須要在HSS上將4G網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至UDM/HSS數(shù)據(jù)庫內(nèi)（5G核心網(wǎng)）。在此過程中，由于新建立起的AMF可以與現(xiàn)網(wǎng)MME選用了同廠家，所以4G核心網(wǎng)與5G核心網(wǎng)也為同廠家。實(shí)踐中，可以融合后臺部分并分設(shè)前臺部分，此時，無論移動終端用戶是否進(jìn)行了5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的簽約，只要5G用戶從4G網(wǎng)絡(luò)介入后，均可以在HSS的支持下獲取相應(yīng)移動終端用戶的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的平滑遷移。

（四）計費(fèi)設(shè)計

對4G核心網(wǎng)下的計費(fèi)方式展開深入分析能夠了解到，現(xiàn)階段，我國的三大運(yùn)營商（移動、聯(lián)通、電信）均使用了分離計費(fèi)的方式。此時，如果在5G核心網(wǎng)的組網(wǎng)過程中，選用的計費(fèi)方案為融合計費(fèi)架構(gòu)，則必須要在IT側(cè)落實(shí)更大的調(diào)整與變動。由于計費(fèi)具有極高的落實(shí)意義，筆者認(rèn)為，在凍結(jié)分離計費(fèi)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，持續(xù)沿用4G核心網(wǎng)中的分離計費(fèi)架構(gòu);在凍結(jié)分離計費(fèi)架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)前，難以實(shí)現(xiàn)計費(fèi)，則可以引入包月收費(fèi)等計費(fèi)方案。

（五）語音及短信方案

受到5G基站（5G無線網(wǎng)絡(luò)）覆蓋不全面、不連續(xù)的影響，在當(dāng)前的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，基于5G的語音業(yè)務(wù)方案難以成為現(xiàn)實(shí)。基于這樣的情況，主要引入EPS Fallback方案實(shí)現(xiàn)語音與短信業(yè)務(wù)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)，具體如下：由5G網(wǎng)絡(luò)回落至4G網(wǎng)絡(luò)，在基于LTE語言業(yè)務(wù)的支持下，向移動終端用戶提供語音及短信服務(wù)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)全面覆蓋的背景下，既可以開發(fā)、引入基于5G的語音業(yè)務(wù)，此時，移動終端用戶的語音業(yè)務(wù)主要由5G網(wǎng)絡(luò)直接提供與承載。

（六）4G與5G融合互操作的架構(gòu)設(shè)計

想要實(shí)現(xiàn)4G與5G融合互操作，就需要引入通信技術(shù)融合組網(wǎng)，此時，要重點(diǎn)考量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合、用戶簽約數(shù)據(jù)融合等等。為了滿足網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的現(xiàn)實(shí)需求，原有技術(shù)中PP定義了相應(yīng)的4G與5G的網(wǎng)元，包括U+UPF-PGW、 SMF+PGW-C、PCF+PCRF等等[2]。參考4G技術(shù)與5G技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行4G與5G融合互換操作的架構(gòu)。其中，N26設(shè)定為可選接口，主要由供應(yīng)商完成對相應(yīng)部署策略、業(yè)務(wù)需求的設(shè)定。

總結(jié)：綜上所述：選用Option2進(jìn)行5G核心網(wǎng)的獨(dú)立組網(wǎng)，并在在N26接口的支持下完成4G與5G之間的互操作。通過控制面分省集中設(shè)置架構(gòu)、 新建AMF與現(xiàn)網(wǎng)MME的分設(shè)、分離計費(fèi)、基于LTE語言業(yè)務(wù)的引入，實(shí)現(xiàn)了4G與5G融合互操作以及5G核心網(wǎng)的獨(dú)立組網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]龍青良，田元兵，李菲.5G共建共享NSA向SA演進(jìn)技術(shù)方案研究[J].郵電設(shè)計技術(shù)，2020（06）：11-16.

[2]黃元元.5G核心網(wǎng)SA組網(wǎng)方案及4G/5G互操作探討[J].電信快報，2020（02）：30-33.

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