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5G的NSA和SA应用评估与分析

2020-08-31赵阔

西部论丛 2020年8期
关键词:信令核心网分流

摘 要:第五代移动通信系统,简称5G,于2018年6月的R15的基本协议版本中初步定型,在2019年开始大规模商用,为了考虑到各个国家、各个运营商的差异,ITU提供了13种5G组网的方案,本文分析了其中主要方案的组网架构、优缺点以及应用场景,可以为5G网络建设的规划、设计等提供参考。

关键词:独立组网SA;非独立组网NSA

第五代移动通信系统,简称5G,于2018年6月的R15的基本协议版本中初步定型,按照商议,分为了SA和NSA,即第一阶段是NSA,第二阶段是SA。

SA是Stand alone,就是独立组网,采用全新的5G网络架构,NSA,非独立组网,利用现有的4G网络,进行改造、升级,混合组网。考虑到各个运营商已经存在的覆盖广泛的4G网络,节省投资,平滑过渡,5G协议了规定了13种5G组网方式,为运营商提供不同的参考。

(1)Option1

选项1,是单一的4G的组网架构,采用4G的基站eNodeB和4G的核心网EPC,同样只能采用支持4G网络的终端UE。

(2)Option2

选项2,是单一的5G组网架构,采用5G基站gNodeB和5G的核心网NGC,在5G核心网中包含了AMF、NEF、PCF等网元,其网络结构如下:

(3)3系列

3系列又分为了3系列分为3,3a和3x这3个选项

1.Option 3

Option 3 的组网中,采用4G基站和4G核心网,搭配5G基站,信令锚点和数据分流控制点在4G基站上,4G负责控制面管理,还需要负责将数据业务分发给5G基站和终端,终端和5G基站之间只有用户面没有控制面。这种网络架构的缺点是由于5G基站和核心网之间没有连接,原有的4G基站既要承担终端的数据流量,还要承担5G基站的数据流量。

2.Option 3a

选项3a针对选项3的缺点做了进一步的改进,5G基站和核心网之间有了用户面的连接,数据分流控制点在了4G核心网上,由核心网向4G基站和5G基站分发用户面数据,但是5G基站需要通过4G基站和核心网、终端进行信令交互。

3.Option 3X

选项3x在3a的基础上做了进一步的改进,5G基站和4G基站同时和核心网连接,但是

有了明显的分工,4G负责信令的转发,5G基站负责用户面的转发,数据分流控制点在5G基站上,由于5G基站功能强大,能够较好的体现5G网络的优势,成为NSA较好的选择。

(4)4系列

4系列分为选项4和4a两种,采用了5G核心网、5G基站为主,增强型4G基站为辅组网方式。 如果把5G核心网替换成为4G核心网,就是选项8,对于选项8不在做单独描述。

由于采用了5G基站和5G核心网,所以4G基站必须选择增强型的4G基站,增强型4G基站的部署需要的改造工作量较大。选项4a数据分流控制点在核心网,选项4的分流控制点在5G基站。终端和增强型4G基站间只有用户面,没有控制面信令。

(5)Option 5和Option 6

选项5和选项6都是混搭模式,选项5是5G核心网搭配增强型4G基站,选项6是4G核心网搭配5G基站。

可以看出,把4G基站升级增强之后连到了5G核心网之上,本质上还是4G,改造后的增强型4G基站跟5G基站相比,在峰值速率、时延、容量等方面依然有明显差别。

在新建5G核心网之后,由于覆盖、扩容等要求,一定会出现4G基站这连接5G核心网的应用场景。

在3GPP的协议中,选项1、2、5、6都属于独立组网SA方式,选项3、4、7、8都属于非獨立组网NSA方式,总结出来各自有下面的特点:

(1)NSA利用现有的4G核心网接入,没有5G核心网,而SA全部采用5G核心网(选项1除开)。

(2)NSA中5G与4G在接入网级互通复杂,虽然利旧了4G设备,但组网和运营成本大增;在SA组网下,5G核心网兼容5G基站和增强型4G基站,技术实现较为简单。

(3)在NSA组网下,终端需要支持LTE和NR双连接,终端成本会更高;SA组网下,终端仅仅支持NR既可。

那么各种NSA和SA各自的优缺点和适合哪些应用场景呢?如表1所示。

参考文献

[1] 5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究.龙青良等.《邮电设计技术》.2020年06期.

[2] 5G NSA和SA组网方案的评估与分析.李军.《电信快报》.2020年06期.

作者简介:赵阔(1983-11-),男,汉族,四川绵阳,大学本科,副教授,专业主任,教育教学改革。

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