张志钰 支 斌

（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东 深圳518000）

1 5G 发展进程

2020 年7 月3 日，3GPP 宣布完成5G 标准的第二版规范R16。R16 是3GPP 史上第一个通过非面对面会议审议完成的技术标准，是全球产业团结协作的结晶。R16 实现了从“能用”到“好用”，围绕“新能力拓展”、“已有能力挖潜”和“运维降本增效”三方面，进一步增强了5G更好服务行业应用的能力，提高了5G 的效率。R15 的若干基础功能在R16 中得到持续增强，显著提升小区边缘频谱效率、切换性能，使终端更节电等。

表1 4G/5G 核心网对比

表2

2 5G 核心网创新驱动

5G 核心网的创新驱动力源于5G 业务场景需求和新型ICT使能技术，旨在构建高性能、灵活可配的广域网络基础设施，全面提升面向未来的网络运营能力。5G 系统架构采用原生云化设计思路，关键特性包括服务化架构、网络切片、边缘计算。服务化架构将网元功能拆分为细粒度的网络服务，“无缝”对接云化NFV 平台轻量级部署单元，为差异化的业务场景提供敏捷的系统架构支持；网络切片和边缘计算提供了可定制的网络功能和转发拓扑。更有意义的是，5G 网络能力不再局限于运营商的“封闭花园”，而是可以通过友好的用户接口提供给第三方，助力业务体验提升，加速响应业务模式创新需求（表1）。

3 5G 组网方案分析

5G 网络架构主要分为SA 和NSA 两种，NSA 的有option3、option3a、option7、option7a，SA 的有option2、option4a、option4。架构图如图1。

3.1 5G 网络架构选项3（NSA）

接入网进行重构核心网侧沿用4G 网络EPC，接入网侧LTEeNB 扮演了与核心网控制面连接锚点的角色，所有控制信令都是通过LTEeNB 下发，而用户面数据通过LTEeNB 进行承载分离；参考了3GPPR12 的LTE 双连接构架，UE 在连接态下可同时使用LTE eNB 和gNB 的无线资源(其中eNB 为主站，gNB 为从站)；gNB 处理能力受限于LTE eNB 的处理瓶颈，eMBB业务速率受限于LTE eNB 侧传输带宽，不支持5G 新增场景mMTC、uRLLC；优势在于利旧4G 网络，利于快速部署，且成本相对低廉。

3.2 5G 网络架构选项7（NSA）

相当于选项3 系列的升级版本，核心网侧重构为NGC，接入网侧仍有效利用现网4G 资源，考虑到LTE eNB 处理能力遭遇瓶颈，将其升级为eLTE eNB，并以eLTE eNB 作为锚点，承载gNB 的业务；eLTE eNB 为主站，gNB 为从站；需针对原有4G LTE eNB 进行升级改造，系统互操作复杂度高；综合了4G 网络基础资源成熟及5G 网络性能优越的优势，前期投入相对独立组网要小。

3.3 5G 网络架构选项4（SA）

相当于选型7 系列的变体，两者不同之处为控制面连接锚点的功能改由gNB 承担；eLTE eNB 为从站，gNB 为主站；对5G 全覆盖的程度要求较高，否则无法有效利用4G 资源；最大化4G 和5G 联合组网的优势，在4G 退网前，发挥余热。

3.4 5G 网络架构选项2（SA）

整个网络进行重构5G 系统独立组网，gNB 通过新空口NG-U 连接到NGC。无线接入网和核心网都是全新构建的，而未利用或兼容现有的4G 网络；缺点是未能有效利用现网资源，部署成本较高；优点在于同时引入NGC 和NR 可全面支持5G 的多元化业务；同时，由于减少了4G 和5G 之间的接口，降低了系统复杂度。

图1 5G 网络架构选项

4 5G 核心网规划方案

4.1 5G 核心网建网选择

5G 核心网有两种架构，独立组网SA(5GC)和非独立组网NSA (EPC) 架构，从性能方面来说，SA(5GC)全面优于NSA(EPC)：更好的端到端用户体验，更强的业务创新能力（图2）。

SA(5GC)和NSA(EPC)的关键特性对比如表2。

图2 5G 核心网架构-NSA/SA

4.2 5G 核心网建网方案

5G 核心网建设方案分三个阶段建设，最终建设为独立组网SA(5GC)架构。阶段一为2018-2019年，为5G 重要城市试点建设阶段，以NSA 作为主要承载方式，部分区域试点做SA 5GC；升级EPC网络，对接LTE 和NR，重点实现控制转发分离，采用虚拟化技术实现vEPC，主要针对部分eMBB 业务。阶段二2020-2021 年，为5G 规模商用建设阶段，4/5G 核心网部分融合；在原有的EPC 增强的基础上实现PGW-C/U、HSS、PCRF 等平滑升级支持NGC，实现上述网元的供设，新建5G AMF 网元与MME 实现对接，支持与EPC 的无缝切换，实现网络架构的搭建，承载部分专网。业务阶段三2022-2025 年，为5G 建设周期阶段，最终建成全融合切片核心网；扩建5G 核心网并支持接入所有4G 和5G基站，逐步淘汰专有硬件的EPC 网元，将vEPC 资源释放，实现NGC 网元重构，将大部分eMBB 、mMTC 和URLLC 等业务迁移到5G 网络（图3）。

图3 5G 核心网建设阶段

5 结论

5G 网络建设是国家新基建的重要建设方向之一，经济社会的快速发展，信息化水平的提升，都离不开5G 这台引擎，智慧城市、智慧制造，工业互联网等先进技术都需要基于5G 网络，虽然5G 网络功能强大，但网络部署还存在着较多困难，主要体现在物理站址选择，物业协调，设备兼容性等多方面，需要政府机关、通信设计施工单位及设备制造商，通信运营商等单位通力合作，才能实现快速高效建网。