5G網(wǎng)絡(luò)NSA終端空閑態(tài)與連接態(tài)策略

黃 亮

（中國聯(lián)通長沙分公司，湖南 長沙 410000）

1 5G組網(wǎng)架構(gòu)與option3X介紹

1.1 5G組網(wǎng)架構(gòu)簡介

3GPP協(xié)議定義了多種5G網(wǎng)絡(luò)部署方式，根據(jù)5G控制面錨點不同區(qū)分為兩大類：獨立組網(wǎng)（SA）和非獨立組網(wǎng)（NSA）。

（1）SA（獨立組網(wǎng)）：5G無線網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的NAS信令（如注冊，鑒權(quán)等）通過5G/eLTE基站傳遞，5G/eLTE可以獨立工作。

（2）NSA（非獨立組網(wǎng)）：5G與4G共同工作的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，無線網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的NAS信令（如注冊，鑒權(quán)等）通過錨點基站傳遞，無法獨立工作。

圖1 國內(nèi)三家運營商5G組網(wǎng)演進結(jié)構(gòu)圖

圖1中，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進的主導(dǎo)思路是先以NSA非獨立組網(wǎng)方式為主，隨后向NSA/SA混合組網(wǎng)方式過渡，最終向以SA獨立組網(wǎng)方式演變。建網(wǎng)初期均選擇的是NSA架構(gòu)無線網(wǎng)共享方案，其主要原因分析如下：

（1）NSA組網(wǎng)又被稱為非獨立組網(wǎng)方式，從字面上就很好理解，它所采用的基站并不是獨立的，而是與原有的4G基站相互協(xié)調(diào)來提供快速的5G網(wǎng)絡(luò)，NSA在前期的優(yōu)勢十分明顯，具有建設(shè)快、成本低等優(yōu)點。

（2）SA組網(wǎng)又稱為獨立組網(wǎng)，采用的基站只有5G基站，并沒有與原先的基站進行搭配，它的優(yōu)勢就是低延遲。但是它也存在著無法避免的缺點，那就是建設(shè)成本高。

以目前國內(nèi)三大運營商嚴控運營成本的實際情況來看，選擇以NSA方式組網(wǎng)無疑是性價比最高的一種方案。

1.2 option3X介紹

在NSA組網(wǎng)方式中又可以細分為Option3、Option3a和Option3x三種方式，初期推薦采用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）做為為主站（作為控制面錨點），5G基站（gNB）作為輔站傳輸用戶面數(shù)據(jù)。相較于 Option3和 Option3a，option 3X LTE eNB與NR gNB采用雙連接的形式，同時數(shù)據(jù)可以動態(tài)分流且避免了分流部分數(shù)據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)影響，在網(wǎng)絡(luò)部署初期，Option 3X更具有優(yōu)勢。

NSA組網(wǎng)模式下，從4G網(wǎng)絡(luò)演進到5G，5G的信令是由4G基站承載，因此，4G原有基站須升級為增強型4G基站，也就是錨點，同時增加了X2信令接口，負責(zé)4G增強型基站與5G基站之間的信令連接，管理5G的用戶接入和5G用戶面數(shù)據(jù)傳輸。因此，在NSA組網(wǎng)模式下，4G基站作為5G的錨點，負責(zé)控制面信令傳輸，對于用戶的駐留和保持至關(guān)重要，錨點優(yōu)化也是NSA組網(wǎng)的重點。

NSA Option3模式下，LTE eNodeB要作為NR錨點，對LTE eNodeB處理能力要求很高。Option 3X作為Option3的優(yōu)化方案，將NR作為數(shù)據(jù)匯聚和分發(fā)點，充分利用NR設(shè)備處理能力更強的優(yōu)勢，便捷提升網(wǎng)絡(luò)處理能力。

圖2 5G兩種模式組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

2 空閑態(tài)策略

2.1 5G圖標(biāo)顯示原理

GSMA協(xié)議規(guī)定四種配置終端可以顯示5G圖標(biāo)，如表1所示。

表1 5G終端狀態(tài)表

表1中，Config.D中配置表示終端在IDLE狀態(tài)下當(dāng)接入到可以支持NSA的LTE小區(qū)中，無需檢測NR的覆蓋，終端便可以顯示5G圖標(biāo)。該指示參數(shù)在SIB2消息內(nèi)攜帶（3GPP 36.331）。

圖3 SIB2消息圖

2.2 空閑態(tài)配置

（1）業(yè)務(wù)分析。當(dāng)NSA終端用戶進入到NSA部署區(qū)域時，由于目前大網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)均部署為純LTE模式，因此終端大概率情況下會駐留到LTE大網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上，并不會馬上切換到NSA錨點站上。此時用戶為空閑態(tài)，無高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，客戶的感知點位：終端能顯示5G圖標(biāo)，能給用戶提示進入了5G區(qū)域，和普通2G，3G，4G用戶區(qū)分開來。

（2）應(yīng)對策略。在空閑態(tài)下用戶不會進行上下行業(yè)務(wù)，因此無需NR提供高速上下行業(yè)務(wù)，當(dāng)前需要僅僅為NSA終端能夠顯示5G圖標(biāo)。可以采用Config D設(shè)置，將NSA區(qū)域內(nèi)非錨點站（能與NSA錨點站同覆蓋區(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，終端有NSA能力在所有打開功能的小區(qū)下均能顯示5G圖標(biāo)，提供和普通2G，3G，4G用戶進行區(qū)分。

圖4 5G終端圖標(biāo)顯示及信令

3 連接態(tài)策略

3.1 連接態(tài)切換原理

異頻、異系統(tǒng)間連接態(tài)互操作一般采用切換、重定向的方式，測量事件有A1，A2，A3，A4，A5等，切換參數(shù)包括自動測量門限及切換判決門限等。為保持用戶在空閑態(tài)和連接態(tài)的駐留一致性，連接態(tài)移動性參數(shù)與空閑態(tài)參數(shù)需盡量保持一致。針對不同的優(yōu)先級策略，可使用不同的切換策略事件和參數(shù)，不同切換類型的切換原理及相關(guān)參數(shù)示例如表2所示。

表2 小區(qū)切換參數(shù)

3.2 錨點載波面臨問題

當(dāng)前，錨點載波大部分采用B1 375（5M）頻點，與大網(wǎng)LTE B3（1650，1500）B1（500）均為異頻。需要進行異頻切換才能進入錨點載波。使用普通A3，A5進行切換時會基于當(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：

（1）當(dāng)A2門限設(shè)置較高時，會出現(xiàn)測量不及時，在近處NSA終端無法測量錨點載波信號，以致于無法進行切換。

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

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

（4）當(dāng)A3，A5門限針對錨點載波設(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載波上，由于當(dāng)前錨點大部分使用的5M帶寬，會造成錨點載波擁塞問題。

3.3 定向切換原理

當(dāng)前的NSA組網(wǎng)模式，如果錨定小區(qū)優(yōu)先級不是最高，則存在NSA終端無法及時占用錨定小區(qū)的問題。例如，電信將FDD2100中的5M頻段作為錨點小區(qū)，但是由于多頻組網(wǎng)策略需要，錨點站一般不會定為最高優(yōu)先級，那么就存在NSA終端可能無法及時占用錨點站小區(qū)，進而無法進行5G業(yè)務(wù)的問題。5G UE接入非錨點小區(qū)，如何及時遷移到錨點小區(qū)是當(dāng)前NSA終端移動性策略遇到的重要問題。

基于終端NSA用戶能力進行載波定向切換功能能夠較好解決以上問題，該功能為當(dāng)UE進入NSA部署區(qū)域內(nèi)的非錨點載波上時，UE會在小區(qū)上報自己的UE能力：對于普通終端，不具備ENDC能力，則進行普通A3，A5切換，不額外下發(fā)判決條件；對于NSA終端，具備ENDC能力，基站會在UE上報UE capability之后，下發(fā)RRC reconfiguration消息中攜帶錨點載波相關(guān)信息。終端無法滿足A2條件便可發(fā)起測量錨點載波，當(dāng)測量有錨點載波信號時（大于門限值），終端便使用獨立A5事件判決切換（和普通A5事件門限區(qū)分）。

3.4 連接態(tài)配置

3.4.1 參數(shù)配置

表3 載波定向切換參數(shù)配置表

載波定向切換功能如表3參數(shù)需要進行配置：

（1）需要檢查actifho（異頻切換開關(guān)）是否開啟。

（2）修改actendcho為true。

（3）增加MODPR整個MO，使用默認值配置（在基站上配置會出現(xiàn)refFreqListNaccGeran/refFreqListSrvcc Gsmb刪除掉）。

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

（5）修改autoAdapt為false。

（6）修改actSelMobPrf為true。

（7）配置actendcho后所有LNHOIF下需要配置thresholdRsrpEndcFilt或 thresholdRsrqEndcFilt（ 建 議 使用RSRP即可）。

3.4.2 定向切換流程

（1）終端接入非錨點小區(qū)（已開啟定向切換功能），基站下發(fā)測量配置信息。

圖5 測量配置信令

⊙ A5-Threshold1-本站（非錨點站）RSRP低于門限：97-140=-43。

⊙ A5-Threhold2-目標(biāo)站（錨點站）RSRP高于門限：0-140=-140。

⊙ Time to Trigger 觸發(fā)時間為40 ms。

⊙ 基于RSRP觸發(fā)。

（2）終端測量到錨點載波信號，上報measurement，觸發(fā)A5（必須鄰區(qū)關(guān)系available，切換正常）。

圖6 A5切換信令

圖7 A5切換成功信令

⊙本站（非錨點站）RSRP測量值：48<97。

⊙目標(biāo)站（錨點站）RSRP測量值：60>0滿足條件。

⊙40ms基于RSRP觸發(fā)切換。

（3）切換成功信令如圖7所示。

4 結(jié)束語

（1）空閑態(tài)：基站升級到SRAN19及以上版本，開啟R15Indicator功能后，5G終端可以在當(dāng)前站點下顯示5G圖標(biāo)，由于空閑態(tài)無需進行業(yè)務(wù)，因此有5G圖標(biāo)即可，用戶不會因為沒有實際的gNB進行業(yè)務(wù)而導(dǎo)致感知效果差。通過查詢確定與錨點站存在鄰區(qū)關(guān)系的站點，修改Primplmn Upper Layer IndicationR15為1后，功能生效，該參數(shù)僅對5G終端有效，不會對普通4G用戶造成影響。同時控制了顯示5G的范圍，保證用戶需要進行業(yè)務(wù)時能夠通過連接態(tài)的配置切換到錨點NSA站點上。

（2）連接態(tài)：錨點站區(qū)域內(nèi)非錨點載波開啟載波定向切換功能，5G終端在進入錨點站區(qū)域內(nèi)，從非錨點載波識別到終端ENDC能力后，將終端通過A5事件切換到錨點載波上。

開啟定向切換功能可以保證，5G用戶在需要進行業(yè)務(wù)（初始接入）時，可以迅速切換到錨點站上，保證用戶5G使用體驗，提升用戶使用感知！