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5G 网络NSA 组网及锚点选择分析

2020-05-27蒋声铭罗通武

通信电源技术 2020年6期
关键词:现网锚点核心网

蒋声铭,裴 蕾,罗通武

(公诚管理咨询有限公司,广东 广州 510000)

0 引言

SA 组网方案在新业务提供能力、无线网络建设改造难度、终极投资等方面占优,5G 无线网与核心网之间的NAS 信令(如注册、鉴权等)通过5G 基站传递,5G 可以独立工作,是5G 组网的终极方案;NSA 组网方案中,5G 无法独立工作,5G 无线网与核心网之间的NAS 信令须通过4G 基站传递,为5G 基站传递NAS 信令的4G 基站称为“锚点”,NSA 在标准和产业支持能力、移动连续性、初期建设改造投资等方面占优,是5G 网络初级阶段的过渡性选择方案。

1 SA/NSA 组网方案选择

SA/NSA 组网方案选择应结合多方面因素进行判断(以下SA 指Option2,NSA 指Option3x)。

SA 方案(Option2)组网结构为5G 基站gNB 通过NG 接口接入5G 核心网,5G 基站与4G 基站之间的互操作(重选、切换)为跨核心网间的互操作。

NSA 方案(Option 3 系列,3/3a/3x)的组网结构及接口如图1 所示。

1.1 业务与应用场景

近期NSA 或SA 均将以eMBB 业务为主,面向个人市场;SA 支持三大场景业务的优势随网络切片功能成熟后方可体现(预计2020 年以后)。

1.2 网络性能对比

速率方面各有优劣,SA 上行峰速最优,NSA 同厂家下行峰速、上下行边缘速率均占优,NSA 异厂家上行性能较差。时延方面SA 占优(控制面时延NSA 相比SA 至少多500 ms,考虑切换多约1.2 s),移动连续性方面初期NSA 占优。

图1 NSA 方案(Option3 系列)组网结构及接口示意图

1.3 网络改造与建设成本

NSA 需对4G EPC 核心网进行升级,4G 无线网需件升级双连接功能;NSA 相关投资与改造在未来演进为SA 时均不能重用。SA 核心网需完全新建且需进行存量用户数据迁移,4G 无线网软件升级支持互操作;SA 初期投资大[1]。

1.4 设备厂家限制

厂家因素:SA 可实现4G/5G 厂家解耦,NSA 同厂家性能较好,异厂家间协同困难,上行速率下降明显,NSA 锚点选择影响5G 布局。

NSA 组网方案下,现网4G 基站应进行系列改造以支持4G 基站与5G 基站之间的双连接建立与管理,如X2 接口上双连接建立、修改、变更、释放等信令流程,数据在X2 接口上的分流,流量控制以及双连接下的移动性等。

SA 组网方案下,现网4G 基站应进行升级改造以支持4G、5G 系统间互操作,如Xn 接口、小区重选和切换等。

表1 SA/NSA 不同方案边缘速率比较表

2 NSA 组网锚点选择

2.1 NSA 不同频段锚点端到端支持情况分析

基站侧具备全频段锚点支持能力,实验室测试通过后才能启动外场测试,基站厂家自行开展的主设备与自研TUE 的NSA 测试有部分进展,中兴、华为已完成与1.8G、1.9G、2.6G 锚点的TUE 验证;面向2020年商用,FDD 1.8G 锚点、TDD 1.9G 锚点端到端产业链支持情况相对较好。

2.2 不同锚点的室外连续覆盖性能分析

NSA 架构中,锚点是5G 基站接入网络的通道,锚点网络的连续覆盖性能影响用户对5G 网络的移动性感受。尤其对于5G 语音,它通过VoLTE 实现,采用锚点承载,如果锚点连续覆盖性能较差,5G 用户语音感受将可能劣于现网VoLTE,影响用户体验。故从网络连续覆盖角度,应优选连续覆盖率高的频点作为锚点[2]。

2.3 不同锚点的小区边缘速率分析

5G NSA 终端通过锚点进行4G 和5G 双连接。当锚点基站与5G 基站同厂家时,可通过厂家私有算法设置灵活的分流策略,根据5G 覆盖情况采取4G 和5G同时承载流量或4G 单独承载等措施,避免5G 单独承载时小区边缘速率掉坑;其中1.8G 同厂家锚点对上行边缘速率提升尤其明显。当锚点与5G 基站异厂家时,无法进行用户面数据传输分流,上行边缘速率较低。故从小区边缘速率角度,应优选与5G 同厂家的4G 频段制式作为锚点,当1.8G、1.9G、2.6G 均为同厂家时可优选1.8G 作为锚点。

2.4 不同锚点的移动性管理复杂度分析

在小区重选、切换等方面,网络可为5G NSA 终端和现网4G 终端分别配置两大类独立的频点优先级。例如,通过不同的切换或重选参数设置,使现网4G 终端切换或重选时按TDL 2.6G、FDD 1.8G、TDL 1.9G 的优先级顺序选择频点,而NSA 终端按锚点优先级顺序(如FDD 1.8G、TDL 1.9G、TDL 2.6G)选择频点,从而避免NSA 终端从非锚点到锚点的无用切换,减少对4G 现网的影响。

NSA 的移动性管理复杂度远高于SA,基于NSA网络可为4G 终端和5G 终端设置不同的4G 驻留与切换策略,不同锚点的移动性管理复杂度相当。

2.5 设备厂家因素

考虑到5G 基站与4G 锚点同厂家对小区边缘速率有利,5G 基站应与4G 锚点同厂家。如果5G 覆盖区域内FDD1800 与TDL 同厂家,则5G、FDD1800、TDL均为同厂家,锚点选择1.8G 或1.9G 均可,不影响5G厂家分配。如果5G 覆盖区内FDD1800 与TDL 异厂家,不同的锚点选择将出现如下状况。

方案一:如果选1.9G 作为锚点,则5G 与TDL 同厂家,与FDD1800 异厂家。

可顺利利用4G、5G共模AAU开 通TDL D 3D-MIMO,保证TDL D 频段容量,保持天面简洁,实现4G/5G 频谱共享协同以及TDL 内部(D、F 频段)负载均衡。

方案二:如果选1.8G作为锚点,则5G与FDD1800 同厂家,与现网TDL 异厂家。

由于5G 与TDL 异厂家,如果5G 仅使用单模设备,将无法实现D 频段内的4G 和5G 协同(无法实现频谱共享等特性),天面简洁度也不如方案一;如果5G 采用4G、5G 共模设备,并反向替换现网TDL D 设备,将造成TDL F 频段与D 频段异厂家,不利于TDL 内部的负载均衡,且在现网中无先例。

2.6 “指定锚点”与“灵活锚点”方案

“指定锚点”可以为同区域指定同一锚点,也可以为不同区域指定不同的单一锚点。为使用户获得更好的移动连续性体验,异频指定锚点不应插花设置。

“灵活锚点”指配置多个锚点,用户终端根据锚点优先级以及自身所处位置的信号测量判决条件选择其中一个锚点进行业务。

表2 两种锚点方案的优劣势对比表

技术上可以实现“指定锚点”方案或“灵活锚点”方案,两种锚点方案的优劣势如表2 所示。

锚点选择应综合考虑上述端到端产业支持度、网络性能、4G 厂家现状等因素。某地区5G 工程建设,综合实践后拟采用FDD1800 网络作为NSA 的锚点,建设FDD1800 连续覆盖网络。市区以北为5G/4G(TDD)同厂家,有利于网络融合,提高网络性能,降低工程难度;市区以南5G+FDD1800 和4G(TDD)不同厂家,需要新建TDD 网络保障5G 基站具备反向开通3DMIMO 能力。

3 结论

本文分析研究了SA/NSA 组网方案和NSA 组网锚点选择,以供参考。

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