基于NSA單錨點(diǎn)共享模式下4G/5G協(xié)同策略探討和應(yīng)用

周 泉，晏志強(qiáng)，楊振華，王 偉（中國聯(lián)通湖南分公司，湖南長沙 410014）

1 背景概述

1.1 共建共享5G組網(wǎng)架構(gòu)和錨點(diǎn)方案選擇

目前5G 采用NSA option3X 組網(wǎng)架構(gòu)，4G 與5G NR 新空口雙連接（ENDC）的方式，4G 基站（eNB）為主站（作為控制面錨點(diǎn)），5G 基站（gNB）為輔站（傳輸用戶面數(shù)據(jù)）。

NSA 組網(wǎng)模式下，從LTE 升級到5G，為了能夠承載5G 的信令，4G 基站升級為增強(qiáng)型4G 基站，也就是錨點(diǎn)，同時增加了4G 增強(qiáng)型基站與5G 基站的信令接口X2，用以管理5G 的用戶接入和5G 用戶面數(shù)據(jù)傳輸。由此可見，NSA 組網(wǎng)模式下，4G 基站作為5G 的錨點(diǎn)，負(fù)責(zé)控制面信令傳輸，對于用戶的駐留和保持至關(guān)重要，錨點(diǎn)優(yōu)化也是NSA 組網(wǎng)的重點(diǎn)。具體錨點(diǎn)方案如下。

a）雙方4G 同廠家區(qū)域：采用雙錨點(diǎn)方案，錨點(diǎn)為各自4G 現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)。4G/5G 協(xié)同主要有同運(yùn)營商同廠家和不同運(yùn)營商同廠家2種場景。

b）雙方4G 異廠家區(qū)域：采用單錨點(diǎn)方案，錨點(diǎn)采用承建方4G 現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)，4G/5G 協(xié)同將有同運(yùn)營商同廠家和不同運(yùn)營商同廠家2種場景。

1.2 5G圖標(biāo)顯示策略

NSA 場景下，GSMA 根據(jù)6 種狀態(tài)定義了Logo 顯示的4種配置方式，可以顯示5G圖標(biāo)，如表1所示。

表1 GSMA NSA終端LOGO顯示

表1 中Config.D 中配置表示終端在IDLE 狀態(tài)下，當(dāng)接入LTE 小區(qū)支持NSA，不管有無NR 覆蓋，都可顯示5G logo。目前5G主流終端主要采用2種模式：空閑態(tài)Config.D，連接態(tài)Config.A；空閑態(tài)Config.D，連接態(tài)Config.D。

1.3 NSA用戶駐留5G存在的問題

當(dāng)前，在長沙電信單錨點(diǎn)共享組網(wǎng)區(qū)域，中國聯(lián)通（以下簡稱聯(lián)通）4G 現(xiàn)網(wǎng)為諾基亞，中國電信（以下簡稱電信）4G/5G 現(xiàn)網(wǎng)為中興、華為，當(dāng)聯(lián)通NSA 終端用戶進(jìn)入到NSA 部署區(qū)域時，終端大概率情況下會首先駐留到LTE 大網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上，然后LTE 基站識別NSA 終端后將其引導(dǎo)重選到NSA 錨點(diǎn)站上駐留。目前諾基亞4G 區(qū)域支持的NSA 終端重選方案中，需要在核心網(wǎng)HSS 中給5G 用戶特殊的SPID 后，基站再根據(jù)SPID進(jìn)行差異化的重選參數(shù)設(shè)定，但是當(dāng)前5G商用策略為“不換卡不換號”，造成大量NSA-5G 終端用戶無法被準(zhǔn)確識別出來，不能及時重選到電信錨點(diǎn)載波上，從而無法駐留5G，對5G用戶感知產(chǎn)生影響。

由于電信錨點(diǎn)大量采用4G獨(dú)立載波共享方式，為避免對當(dāng)前4G 現(xiàn)網(wǎng)造成干擾，大部分只開放5～10 MHz 帶寬，相對于大網(wǎng)的20 MHz 帶寬小區(qū)，錨點(diǎn)站的承載能力相當(dāng)有限，且錨點(diǎn)站的主要服務(wù)對象為5G終端，為其提供接入以及控制面開銷；所以存在當(dāng)有大量的4G 用戶和業(yè)務(wù)接入錨點(diǎn)站時，將嚴(yán)重影響到5G用戶的接入以及感知。

2 4G/5G協(xié)同策略的研究和應(yīng)用

針對這些問題，通過多種場景的驗(yàn)證、優(yōu)化和實(shí)施，得出不同場景單錨點(diǎn)共享組網(wǎng)下的4G/5G 協(xié)同策略，確保聯(lián)通5G 用戶感知。這些場景涵蓋：同運(yùn)營商同廠商、同運(yùn)營商異廠商和異運(yùn)營商異廠商。

2.1 空閑態(tài)策略

2.1.1 4G終端空閑態(tài)配置

2.1.1.1 業(yè)務(wù)分析

當(dāng)前電信共享單錨點(diǎn)策略：采用共享設(shè)備開通獨(dú)立5 MHz帶寬載波作為聯(lián)通錨點(diǎn)載波使用。由于5 MHz帶寬相對于現(xiàn)網(wǎng)20 MHz帶寬，如普通4G用戶占用后，速率感知下降較為明顯。同時考慮錨點(diǎn)載波主要用于承載5G用戶，因此需要做遷入控制和遷出控制。

a）遷入控制：使普通4G 用戶在空閑態(tài)時較難重選到錨點(diǎn)載波上。

b）遷出控制：如普通4G 用戶已駐留錨點(diǎn)小區(qū)，使其快速遷出錨點(diǎn)小區(qū)。

2.1.1.2 應(yīng)對策略

a）遷入控制：為保證普通4G 用戶在空閑態(tài)時盡可能駐留在本網(wǎng)小區(qū)上，盡量不重選到共享錨點(diǎn)載波上，設(shè)置較高門限值來控制4G 用戶在空閑態(tài)的行為，建議配置參數(shù)如表2所示。

表2 4G終端空閑態(tài)參數(shù)設(shè)置

在該參數(shù)配置下，普通4G終端需在錨點(diǎn)小區(qū)信號高于周邊現(xiàn)網(wǎng)4G 小區(qū)信號22 dB 情況下才會往錨點(diǎn)小區(qū)進(jìn)行重選。

b）遷出控制：錨點(diǎn)站沒法對僅支持4G 能力的UE終端進(jìn)行選擇性的禁止接入，所以只能在終端接入網(wǎng)絡(luò)并做業(yè)務(wù)后，通過UE 的能力上報識別是否是5G 終端，將非5G終端切出錨點(diǎn)站，降低錨點(diǎn)站的負(fù)荷，具體思路為：

（a）配置大網(wǎng)頻點(diǎn)為異頻頻點(diǎn)并相應(yīng)添加附近小區(qū)為鄰區(qū)。

（b）設(shè)置5G 終端對此套參數(shù)不響應(yīng)，排除5G 終端被誤遷出的可能。

（c）開啟頻率優(yōu)先級開關(guān)。

（d）設(shè)置MLB 觸發(fā)后，同樣采用頻率優(yōu)先級策略切出。

（e）設(shè)置VoLTE 業(yè)務(wù)時，當(dāng)滿足頻率優(yōu)先級切換條件時，仍舊發(fā)起切換。

（f）配置基于頻率優(yōu)先級門限（-140 dBm），只要發(fā)起測量就滿足條件發(fā)起切換。

（g）關(guān)閉周期性頻率優(yōu)先級切換測量，降低消耗。以華為設(shè)備為例，具體設(shè)置如表3所示。

2.1.2 NSA終端空閑態(tài)配置

在當(dāng)前4G 基站無法準(zhǔn)確識別5G 終端的情況下，無法配置差異化的空閑態(tài)策略，NSA 終端空閑態(tài)時也會受普通4G 終端空閑態(tài)策略參數(shù)配置影響，因此在4G終端空閑態(tài)配置下，針對NSA終端還需額外進(jìn)行相對應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。

在空閑態(tài)下用戶不會進(jìn)行上下行業(yè)務(wù)，因此無需NR 提供高速上下行業(yè)務(wù)，當(dāng)前需求僅為終端能夠顯示5G logo。可采用Config.D 設(shè)置，將NSA 區(qū)域內(nèi)非錨點(diǎn)站（能與NSA 錨點(diǎn)站同覆蓋區(qū)域）均開啟Config.D設(shè)置，將基站上所有小區(qū)UpperLayerIndicationR15 參數(shù)設(shè)置為1，如終端有NSA 能力在所有打開功能的小區(qū)均能顯示5G logo，和普通2G、3G、4G用戶進(jìn)行區(qū)分。

2.2 連接態(tài)策略。

2.2.1 錨點(diǎn)載波面臨問題

當(dāng)前錨點(diǎn)載波大部分采用B1 375（5M）頻點(diǎn)，與本網(wǎng)LTE B3（1650，1500）B1（500）均為異頻。需要進(jìn)行異頻切換才能進(jìn)入錨點(diǎn)載波。使用普通A3、A5 進(jìn)行切換時會基于當(dāng)前區(qū)域內(nèi)LTE小區(qū)RSRP值，以及A1、A2、A3、A5的門限值。因此會出現(xiàn)如下幾種問題：

a）當(dāng)A2 門限設(shè)置較高時，會出現(xiàn)測量不及時，在近處NSA 終端無法測量錨點(diǎn)載波信號，導(dǎo)致無法進(jìn)行切換。

b）當(dāng)A2 門限設(shè)置較低時，會出現(xiàn)終端測量負(fù)荷高，區(qū)域內(nèi)終端體驗(yàn)下降。

c）當(dāng)A3、A5 門限正常設(shè)置，NSA 終端基本會在大網(wǎng)間進(jìn)行切換。

d）當(dāng)A3、A5門限針對錨點(diǎn)載波設(shè)置較低時，會導(dǎo)致大量4G 用戶隨著NSA 用戶一同切換到錨點(diǎn)載波上，由于當(dāng)前錨點(diǎn)大部分使用5 MHz帶寬，會出現(xiàn)錨點(diǎn)載波擁塞問題。

2.2.2 4G終端連接態(tài)配置

a）業(yè)務(wù)分析。在連接態(tài)的情況下，NSA-5G 終端獲得較高速率上下行業(yè)務(wù)體驗(yàn)，同時當(dāng)前錨點(diǎn)載波基本為5 MHz（Band1），帶寬較小，因此需避免大量普通4G 終端在連接態(tài)的情況下，通過切換占用錨點(diǎn)載波，影響NSA-5G用戶使用。

b）應(yīng)對策略。對于普通4G 終端在連接態(tài)下，切換到錨點(diǎn)載波需要添加錨點(diǎn)載波作為鄰區(qū)，同時基站針對錨點(diǎn)載波頻率進(jìn)行相關(guān)互操作門限參數(shù)設(shè)置。4G連接態(tài)參數(shù)配置如表4所示。

表4 4G連接態(tài)參數(shù)配置

2.2.3 NSA終端連接態(tài)配置

NSA 終端用戶在連接態(tài)時也會受普通4G 連接態(tài)參數(shù)影響，對于NSA 終端用戶來說，需要盡快切換以確保駐留在錨點(diǎn)載波上，以便于隨時都能享受到5G高速的用戶體驗(yàn)。因此通過額外的“定向切換”來區(qū)分普通4G終端用戶和NSA終端用戶。

2.2.3.1 定向切換原理

該功能是基于終端NSA 用戶能力進(jìn)行載波定向切換（LTE5150），當(dāng)UE進(jìn)入NSA 部署區(qū)域內(nèi)的非錨點(diǎn)載波上時，UE會在小區(qū)上報自己的UE能力。

a）對于普通終端，不具備ENDC 能力，則進(jìn)行普通A3、A5切換，不額外下發(fā)判決條件。

b）對于NSA 終端，具備ENDC 能力，終端會在UE上報UE capability 之后，下發(fā)RRC reconfiguration 消息中攜帶錨點(diǎn)載波相關(guān)信息。終端無法滿足A2 條件便可發(fā)起測量錨點(diǎn)載波，當(dāng)測量有錨點(diǎn)載波信號時（大于門限值），終端便使用獨(dú)立A5事件判決切換（和普通A5事件門限區(qū)分）。

2.2.3.2 參數(shù)配置

LTE5150需要進(jìn)行配置的參數(shù)如表5所示。

表5 定向切換參數(shù)配置

a）需要檢查actifho（異頻切換開關(guān)）是否開啟。

b）修改actendcho為true。

c）增加MODPR 整個MO，使用默認(rèn)值配置（在基站上配置會出現(xiàn)refFreqListNaccGeran/refFreqList?SrvccGsmb 刪除掉）。

d）在MODPR 中配置freqLayListEndcHo 為需要設(shè)置錨點(diǎn)載波的頻點(diǎn)。

e）修改autoAdapt為false。

f）修改actSelMobPrf為true。

g）配置actendcho 后所有LNHOIF 下需要配置thresholdRsrpEndcFilt 或thresholdRsrqEndcFilt（建議使用RSRP即可）。

3 場景驗(yàn)證情況

3.1 場景協(xié)同方案

場景1：同運(yùn)營商同廠商。在鄰區(qū)添加正常后，僅需要將ENDC推送頻率設(shè)定好即可，使用X2切換。

場景2：同運(yùn)營商異廠商?；鹃gX2 鏈路可以通，因此也同樣可以通過X2或S1切換。

場景3：異運(yùn)營商異廠商。當(dāng)聯(lián)通使用電信共享載波作為錨點(diǎn)，共享載波基站會攜帶聯(lián)通和電信的PLMN 在核心網(wǎng)上進(jìn)行注冊，需優(yōu)化基站與錨點(diǎn)站間鄰區(qū)關(guān)系設(shè)置。

以中興基站為例注冊PLMN 為46011（電信PLMN）時，LNADJ 和LNREL 級別設(shè)置鄰區(qū)的PLMN 為46011，LNADJL級下設(shè)定46011和46001 2個PLMN。

當(dāng)共享載波基站使用PLMN 為46001（聯(lián)通PLMN）注冊時，LNADJ 和LNREL 級別設(shè)置鄰區(qū)的PLMN 為46001，LNADJL 級別下設(shè)定46011 和46001 2個PLMN。

異運(yùn)營商異廠商共享錨點(diǎn)載波時，鄰區(qū)添加重點(diǎn)注意在使用不同PLMN 注冊時，對于非錨點(diǎn)基站添加鄰區(qū)需求不同。鄰區(qū)正確添加后，才可以通過S1進(jìn)行定向切換。

3.2 具體業(yè)務(wù)流程

在不同場景下，定向切換業(yè)務(wù)流程是一致的。

a）非錨點(diǎn)小區(qū)（已開啟LTE5150）發(fā)起初始接入。

b）接入后通過RRC reconfiguration 下發(fā)錨點(diǎn)頻率的測量及報告信息。

（a）A5-Threshold1-本站（非錨點(diǎn)站）RSRP低于門限：97-140=-43 dBm。

（b）A5-Threhold2-目標(biāo)站（錨點(diǎn)站）RSRP 高于門限：0-140=-140 dBm。

（c）Time to Trigger 觸發(fā)時間為40 ms。

（d）基于RSRP觸發(fā)。

c）測量錨點(diǎn)信號（無需額外A2 異頻測量），小區(qū)未啟動異頻測量，但可以直接測量錨點(diǎn)小區(qū)信號。

d）當(dāng)錨點(diǎn)站信號滿足要求后，通過X2/S1 進(jìn)行切換。

（a）本站（非錨點(diǎn)站）RSRP 測量值：48 dBm＜97 dBm。

（b）目標(biāo)站（錨點(diǎn)站）RSRP 測量值：60 dBm＞0 dBm，滿足條件。

（c）40 ms 后基于RSRP 觸發(fā)切換完成5G 駐留和業(yè)務(wù)發(fā)起。

3.3 實(shí)際驗(yàn)證效果

策略應(yīng)用后，5G 用戶進(jìn)入共享區(qū)域內(nèi)，能夠快速從諾基亞4G 站點(diǎn)切到共享方4G 錨點(diǎn)小區(qū)，并接入5G網(wǎng)絡(luò)，同時現(xiàn)網(wǎng)4G用戶難以接入錨點(diǎn)小區(qū)，效果明顯。

3.3.1 5G 用戶引導(dǎo)接入

a）在諾基亞區(qū)域5G 用戶占用諾基亞4G 基站信號，并檢測到華為4G錨點(diǎn)信號。

b）5G 用戶在終端檢測到華為4G 錨點(diǎn)信號后，立即切換到華為4G錨點(diǎn)小區(qū)。

c）5G 用戶切換到4G 錨點(diǎn)小區(qū)后，立即接入到5G網(wǎng)絡(luò)并且駐留在5G網(wǎng)絡(luò)。

3.3.2 4G用戶引導(dǎo)遷回本網(wǎng)

通過重新參數(shù)設(shè)置，4G 用戶很難接入5G 共享小區(qū)，如有4G用戶接入共享錨點(diǎn)小區(qū)，發(fā)起業(yè)務(wù)后，引導(dǎo)切回本網(wǎng)。在應(yīng)用策略后，大部分4G終端都從錨點(diǎn)站切出，切出比例達(dá)到80%以上，很大程度上釋放了錨點(diǎn)站的資源，為5G 用戶接入預(yù)留足夠的資源空間。4G用戶遷出前后用戶數(shù)和流量變化情況如圖1所示。

圖1 4G用戶遷出前后用戶數(shù)和流量變化情況

4 總結(jié)

湖南聯(lián)通從現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際問題和挑戰(zhàn)出發(fā)，通過研究和應(yīng)用基于NSA 單錨點(diǎn)共享模式下的4G/5G 協(xié)同策略，有效解決了長沙共享區(qū)內(nèi)現(xiàn)網(wǎng)4G 基站識別NSA終端準(zhǔn)確度不夠，無法進(jìn)行差異化的遷入遷出控制問題；確保5G 終端能順利接入共享NSA 網(wǎng)絡(luò)并降低對現(xiàn)網(wǎng)的影響，讓用戶擁有良好的5G體驗(yàn)。同時在目前全國電信聯(lián)通雙方4G廠家格局差異巨大的情況下，該方案研究和實(shí)現(xiàn)了跨運(yùn)營商跨廠家的4G/5G 良好協(xié)同，為5G 網(wǎng)絡(luò)共建共享奠定了良好的基礎(chǔ)，也具備較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價值。