5G NSA 與SA 混合組網(wǎng)方案探討

吳碧霞

（閩北職業(yè)技術(shù)學院，福建 南平 353000）

2019 年6 月6 日，工業(yè)和信息化部正式頒發(fā)5G 商用牌照，到2019 年年底，我國三大電信運營商建成5G 基站超13 萬座，受限于當時的技術(shù)成熟度和手機終端條件，5G 基站均采用非獨立組網(wǎng)（Non-Standalone，NSA），其向獨立組網(wǎng)（Standalone，SA） 平滑升級演進是從2020 年開始的大趨勢之一。推進5G SA 的快速演進早已是行業(yè)共識，實現(xiàn)5G SA 才能真正發(fā)揮5G 高速上網(wǎng)、低時延、大連接的網(wǎng)絡(luò)特性，用戶才能體驗到更快的速度、更優(yōu)的質(zhì)量、更豐富的應用。2020 年我國開始大規(guī)模建設(shè)以SA 為主的新基站，建設(shè)過渡期需采用NSA 和SA 混合組網(wǎng)。中國聯(lián)通和中國電信（以下簡稱“電聯(lián)”） 在全國范圍內(nèi)合作共建一張5G 網(wǎng)絡(luò)，更進一步增加了組網(wǎng)的復雜性。本文從NSA和SA 干擾、資源和改造需求、方案的適用性、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化復雜度、后續(xù)演進等方面，分析共建共享情景下不同組網(wǎng)方案的優(yōu)劣性并給出組網(wǎng)方案建議，供后續(xù)5G 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)參考。

1 5G 組網(wǎng)方式

在最早凍結(jié)的5G NSA 下，5G 僅僅作為4G 的補充，分擔4G 的流量，無法單獨工作。5G SA 的標準化比NSA 足足慢了半年之久?？紤]到電信運營商現(xiàn)網(wǎng)的演進和盡量減少初期過大的投資規(guī)模，在第三代合作伙伴計劃（3rd Generation Partnership Project，3GPP） R15 標準中，全球性5G 標準（5G NR） 有SA 和NSA 兩種部署選擇。SA 模式下，5G NR 采用端到端的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組網(wǎng)；NSA 模式下，5G NR 基站提供業(yè)務(wù)信道，控制信道依賴于4G 長期演進（Long Term Evolution，LTE） 基站。核心網(wǎng)也有兩種部署方式，沿用核心網(wǎng)絡(luò)（Evolved Packet Core，EPC） 架構(gòu)升級軟件EPC+支持增強移動寬帶（Enhanced Mobile Broadband，eMBB） 業(yè)務(wù)作為過渡部署方式，或者全新部署基于服務(wù)化架構(gòu)的5G 核心網(wǎng)（5G Core Network，5GC）[1]。兩種組網(wǎng)方式見圖1。

圖1 5G NSA 和5G SA 組網(wǎng)方式

1.1 SA

SA 包括了組網(wǎng)方式2 和組網(wǎng)方式5，之所以能稱之為獨立組網(wǎng)，是因為核心網(wǎng)是5GC，無線側(cè)只存在5G NR 一種基站，沒有4G 基站和5G 基站混合組網(wǎng)。

1.2 NSA

在“3 系”組網(wǎng)方式中，架構(gòu)參考的是LTE 雙連接。基站在LTE 雙連接架構(gòu)連接態(tài)下分為主站和從站，用戶終端（User Equipment，UE） 可同時使用至少4G LTE 和5G NR 兩個不同基站的無線資源。5G 基站是無法直接連在4G 核心網(wǎng)上面的，要通過4G 基站才能連接到。把“3 系”組網(wǎng)方式里面的4G EPC 替換成5GC，就是“7 系”組網(wǎng)方式。因為核心網(wǎng)是5GC，所以此類方式下的4G 基站都需要升級成增強型4G 基站。在“4 系”組網(wǎng)里，主站為5G 基站，從站為4G 基站，5GC 則是4G 基站和5G 基站共用。

1.3 共建共享

電聯(lián)在5G NSA 和SA 接入網(wǎng)共建共享中有各自的技術(shù)方案。5G NSA 有3 種共建共享技術(shù)方案：一是電聯(lián)各自錨定本網(wǎng)的雙錨點技術(shù)方案；二是單錨點電聯(lián)共享載波技術(shù)方案；三是單錨點獨立載波技術(shù)方案[2]。3 種方案的共同點：從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，5G NSA 基站都是共享的，4G 錨點站可共享也可不共享，但4G 錨點站需要分別連接到雙方各自的4G EPC，同時5G NSA 基站也需要連接到雙方各自的4G EPC。5G SA 共享僅需5G 基站連接到雙方的5G核心網(wǎng)即可，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對簡單，是雙方網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標。

2 NSA 與SA 混合組網(wǎng)方案

在5G 部署初期，我國三大運營商都選擇了NSA 模式，國外運營商大多采用3/3a/3x 組網(wǎng)方式，原因在于：一是利舊（4G 基站和核心網(wǎng)） 可以節(jié)省投資；二是快速部署便于搶占市場；三是終端成熟度高能夠讓用戶更早體驗5G 高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)。

NSA 是4G 向5G 過渡的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以充分利用LTE 網(wǎng)絡(luò)資源快速平滑引入5G，4G 逐漸退網(wǎng)。但NSA 僅滿足個人移動用戶大帶寬業(yè)務(wù)的需求，而且需要5G 與4G 同廠商，不利于運營商在采購5G 基站時議價。很多優(yōu)質(zhì)的5G 體驗必須基于5G 核心網(wǎng)才能實現(xiàn)，行業(yè)應用需要的網(wǎng)絡(luò)超低時延、端到端網(wǎng)絡(luò)切片等特性必須在SA 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)才能提供，且SA 有利于減少投資和降低網(wǎng)絡(luò)復雜度[3]。因此，國內(nèi)三大運營商都明確提出要以SA 為目標。2020 年下半年，隨著SA 各項技術(shù)的逐漸成熟，三大運營商SA 陸續(xù)商用。NSA 到SA 的演進不是一蹴而就的，在過渡期間需采用NSA 與SA 混合組網(wǎng)，保障已入網(wǎng)僅支持NSA 的終端可以繼續(xù)體驗5G，而新入網(wǎng)SA 終端的5G 體驗會更連續(xù)，同時還能快速促進垂直行業(yè)生態(tài)發(fā)展。如何選擇NSA 與SA 混合組網(wǎng)方案，是運營商必須解決的問題。電聯(lián)深度共建共享，更進一步增加了混合組網(wǎng)的復雜性，結(jié)合當前兩家網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，筆者提出以下7 種組網(wǎng)方案可供參考。

1） 方案一：NSA 異頻方案。在原有基站單開NSA，翻頻到3.5～3.6 GHz，新建基站單開SA，使用3.4～3.5 GHz 頻段。該方案關(guān)鍵點在于插花嚴重區(qū)域優(yōu)化復雜度高，需精細調(diào)優(yōu)，確保用戶能夠占用NSA 與SA 中信號較強的一個。

2） 方案二：雙模同頻方案。將原有基站改造為SA+NSA，新建基站單開SA，均使用3.4～3.5 GHz 頻段。該方案關(guān)鍵點在于對NSA 客戶有干擾，導致NSA 用戶感知存在下降風險，另外還需要雙模license，并且需在舊IP RAN 上開SA（升級支持IPv6）。

3） 方案三：雙模異頻方案。將原有基站改造為SA+NSA，同時翻頻到3.5～3.6 GHz，新建基站單開SA，使用3.4～3.5 GHz 頻段。該方案關(guān)鍵點在于SA 異頻切換目前部分終端（高通系終端和部分華為終端） 不支持，影響SA 用戶感知；同時也需要雙模license 和在舊IP RAN 上開SA（升級支持IPv6）。

4） 方案四：方案1 加SA 連片方案。在原有基站增開SA 載波（3.4～3.5 GHz），原NSA 載波翻頻至3.5～3.6 GHz，新建基站單開SA，使用3.4～3.5 GHz 頻段。該方案關(guān)鍵點在于需新增板件、傳輸?shù)荣Y源。

5） 方案五：NSA 連片補足方案。原有基站不變，將原NSA 區(qū)域內(nèi)新建的SA 基站改按NSA 開通，其余新建基站按SA 開通。該方案關(guān)鍵點在于單錨點場景錨點有增加，并且與NSA 不擴大原則背離。

6） 方案六：全量雙模方案。將原有基站改造為SA+NSA 雙模，新建基站開SA+NSA 雙模。該方案關(guān)鍵點在于需雙模license，并且與NSA 不擴大原則有背離。

7） 方案七：NSA 替換SA 方案。將原有基站NSA 改造為單開SA，新建基站單開SA。該方案屬于一步到位的激進方案，關(guān)鍵點在于現(xiàn)有NSA 客戶不能使用5G 業(yè)務(wù)，過渡期只能駐留4G，感知會明顯惡化，SA+NSA 雙模終端還需待版本升級后才能駐留SA。

3 方案優(yōu)劣性比較

3.1 分析比對7 個方案

從NSA 和SA 干擾、資源和改造需求、方案的適用性、集團雙頻SA 計劃、NSA 不擴大原則、NSA 客戶感知、SA 客戶感知、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化復雜度、后續(xù)演進等方面對7 個方案進行分析和對比，見第79 頁表1。

表1 各方案分析對比

3.2 方案優(yōu)劣性對比

各方案在網(wǎng)絡(luò)感知、網(wǎng)絡(luò)變動和可操作性、后續(xù)演進3 個方面的優(yōu)劣性，見第79 頁表2。

表2 各方案優(yōu)劣性對比

4 方案選擇建議

通過上述對比分析，最優(yōu)的是方案七，即將NSA 替換為SA，該方案優(yōu)點最多，能夠一步到位，但現(xiàn)網(wǎng)大約10%的存量終端僅支持NSA，會導致這部分客戶5G 業(yè)務(wù)從原來可用變成不可用，很可能引起客戶投訴，存在很大的服務(wù)風險；次優(yōu)的是方案四，即NSA 異頻SA 連片方案，唯一的劣勢是需要新增板件才能開通SA 和NSA 雙頻段，且很可能要新增傳輸資源，需要增加投資，在當前投資緊張、產(chǎn)出經(jīng)濟效益比較低的情況下，運營商實施的意愿較低；第三優(yōu)的是方案一，但存在網(wǎng)絡(luò)插花現(xiàn)象；第四優(yōu)的是方案三，沒有明顯的劣勢；方案二雖然優(yōu)勢不明顯，但可操作性最好，可迅速部署實施；其余方案優(yōu)勢不明顯。按照優(yōu)劣順序排列：方案七>方案四>方案一>方案三>方案二>方案五>方案六。綜合考慮客戶感知、網(wǎng)絡(luò)復雜性、資源投入、后續(xù)演進等各方面因素，折中選擇方案二可以在現(xiàn)有條件下快速實現(xiàn)，同時跟進優(yōu)化措施，可以確?？蛻舻氖褂酶兄请娐?lián)共建共享情景下最合適的組網(wǎng)方案。如果受SA 技術(shù)成熟度影響，側(cè)重考慮快速占領(lǐng)市場的需要，運營商則很可能會選擇方案六。

5 結(jié)束語

NSA 與SA 混合組網(wǎng)可選方案較多，運營商選擇方案時既要考慮技術(shù)的優(yōu)劣，又要考慮客戶使用感知、市場競爭需要，且隨著用戶業(yè)務(wù)量的變化、技術(shù)發(fā)展和終端的更新進步等，方案還需要進一步調(diào)整和優(yōu)化。