5G无线接入网共享与演进技术研究

移动网络投资巨大，因此加强运营商之间的协同合作，推进网络共享是快速建成移动网络的全国覆盖，发挥双方各自资源最大效用的关键。共建共享技术可以有效避免运营商之间恶性竞争环境下重复建设，消除网络大规模投资带来的不确定性风险，实现降本增效^[1]。

网络共享技术通常包括两种：无线与异网漫游。无线接入网共享主要体现在基站的共建共享层面，不同运营商共享同一基站，并分别接入各自核心网，用户体验基本等同于自建网络；而异网漫游方案则是移动网络基站仅接入承建方核心网，双方核心网对接互通，用户通过类似于国际漫游的方式享受服务。两种方案的网络拓扑如图1所示。

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两种方式均具备技术实现性，但是异网漫游方案对业务体验有一定的影响，具体体现在以下几个方面：(1)部分业务时延大于本网用户；(2)漫游区域边界可能会卡顿或掉话现象；(3)无法支持共享方漫游用户归属等。而接入网共享技术对业务影响较小，且相比异网漫游技术更容易部署。因此，接入网共享技术是综合考虑用户体验、业务支持、网络改造难度、网络演进等因素下的移动网络部署的最佳策略。

与4G组网方式不同，5G组网方式包括非独立组网(Non Stand Alone，NSA)和独立组网(Stand Alone，SA)两个选项。NSA采用双连接方式，5G NR控制面锚定于4G LTE，并利4G核心网EPC。而SA组网方式中，5G NR不依赖4G网络，直接接入5G核心网(NG Core，5GC)，形成完整独立的5G网络。针对NSA和SA不同的5G组网方式，共建共享技术也存在技术方案的差异^[2-3]。

本文重点从5G NSA组网方式入手，分别介绍了3种NSA无线接入网共享技术方案，并提出NSA共享向SA组网方案的共享演进技术。

1 无线接入网共建共享

1.1 共建共享网络架构

无线接入网共建共享技术是移动网络的基站共享，物理上一个基站，而逻辑上为两个基站，两个基站分别上联接入各自核心网，而承载网需要两家运营商共享互通。上层的核心网与IT管理系统基本无变化。接入网共享网络结构如图2所示。

1.2 载波共享技术方案

基站实现共享功能有两种技术手段：

(1)独立载波：独立载波配置两个载波(单载波×2)，如图3所示，该方式在不同的载波上广播各自的网络公共陆地移动网络标识(Public Land Mobile Network IDentification，PLMN ID)。共享双方小区独立，各家调度各家资源，不存在业务上互相争抢的情况，不需要考虑资源分配策略，可以使用一些业务差异化创新，适用于业务量教高的区域。

(2)共享载波：共享载波方案配置一个或两个载波实现频率资源共享，如图4所示。共享双方运营商的小区共享，小区内同时广播两个网络号，且使用相同的小区级特性参数，具体参数需双方协商统一配置，例如需要协商分配空口资源，且采用相同的QoS策略。该方案优点是载波带宽可配置，既适用于业务量低的区域(共享单载波100 MHz带宽)，也适用于业务量高的区域(共享双载波200 MHz带宽)。

独立载波与共享载波两种技术方案详细对比如表1所示。

现网部署NSA网络除共享5G站外还需同时共享4G锚点站，实现用户区隔和互操作，并逐步演进到SA网络。SA阶段前期的4G网络共享类似，技术和互操作关系比较成熟。

2 NSA共享技术方案

NSA阶段4G和5G需要同时共享(5G基站共享，4G基站按需共享)，如图5所示，需要打通4G基站与5G基站间的X2接口。且4G和5G基站需要同厂家，5G和4G锚点基站同站址，这也给网络规划带来很大难度，在全球范围内无应用案例，是共建共享技术方案实现的一大难点。

NSA共享技术的实现方式有两种：双锚点与单锚点。双锚点是5G基站分别连接各自4G锚点基站(4G基站不共享)。单锚点是5G基站连接一个4G锚点基站(4G锚点基站两家共享，需开通共享功能)。图5所示为NSA共享示意图。

2.1 双锚点技术实现

双锚点实现方式如图6所示，合作双方运营商仅共享5G基站，不共享4G基站，由于需要打通X2接口，双方4G基站与5G基站必须同厂家。5G基站开通共享功能广播双方PLMN ID，双方的4G基站升级至支持锚点功能。此方案适用于双方4G同厂家区域，可在对4G改造较小的情况下快速实现5G网络共建共享。

双锚点共享网络对5G用户的开机流程与移动状态基本与自建网络相同。5G终端开机后，搜索本网4G，驻留在4G锚点基站，在锚点基站的引导下，按需添加5G NR连接。5G终端在移动状态下基于本网4G情况，执行锚点间的切换，首先断开5G NR连接，保留4G连接，通过4G切换，切换完成后再次激活5G NR连接。

2.2 单锚点技术实现

单锚点实现方式如图7所示，合作双方运营商5G和4G锚点基站均共享，且需要同厂家。此方案需要双方各自申请一个新网号，承建方的4G和5G基站同时广播老网号和新网号，承建方的4G基站需要扩容承接共享方的5G用户接入。5G终端出厂需内置对方新网号为等效归属PLMN，并配置映射关系。

在单锚点组网下，5G终端开机后搜索本网4G，本网4G基站识别5G终端并将其引导至承建方4G锚点基站，在锚点基站的引导下按需添加5G NR连接。共享方4G终端开机后，搜索并驻留本网4G，由于不能识别新网号，因此不接入共享的4G网络（即锚点站）。5G终端移动时，若终端处于空闲态，从非共享区移动到共享区，共享方5G终端从本网4G基站获得专用频点优先级，随后被指引重选到承建方4G锚点站；若终端处于连接态，从非共享区移动到共享区，共享区域内的共享方边界小区配置承建方4G PLMN异频邻区，并针对5G终端执行切换到承建方4G锚点站。

对于单锚点技术实现，根据锚点站采用载波共享的技术方式不同又分为共享载波单锚点共享方案与独立载波单锚点共享方案。这两种组网方案的优缺点与表1单、双载波对比的特点相同，运营商可根据现网情况自行选择，实现5G共享技术混合组网。

3 SA接入网共享技术

NSA阶段共享技术方案复杂，设计的改造工作量大，网络管理、优化难度大，在SA具备商用能力的条件下应尽快演进升级至SA的共建共享，改善网络质量。因此，接入网技术方案需要兼顾SA的演进能力，以提升网络未来竞争力。

3.1 向SA的网络演进

NSA架构下采用4G做锚点站，4G/5G一起共享，5G基站具有从NSA共享向SA共享演进的能力。SA架构下新建5G核心网，演进过程如图8所示。NSA/SA双模5G基站同时接入4G核心网和5G核心网，NSA可以继续共享，与SA共享共存；SA单模5G基站仅连接5G核心网继续共享。

3.2 SA组网方案与技术实现

SA组网下，接入网共享架构与NSA相同(如图1(a)所示)。VoNR成熟以前需要回落4G用VoLTE解决语音问题，VoNR成熟以后，仅共享5G即可。网络改动方面，核心网不需要改造，承载网按需扩容，5G基站需开启基站共享功能，且配置双方4G基站作为邻区，可回落本网VoLTE，也可回落到承建方的VoLTE。回落到承建方VoLTE需5G和4G基站均共享，如图9所示，若4G基站NSA阶段已共享，则无需改造。SA接入网共享具备网络切片、MEC等业务的基础条件，但对于共享方来说时延有所增减。

4 结论

在NSA阶段的5G共享技术相对复杂，本文在多种方案对比研究基础上，明确了3种技术解决方案：双锚点共享技术方案、单锚点独立载波技术方案和单锚点共享载波技术方案。5G NSA阶段通过接入网共享技术方案可快速部署共享网络，大幅节省运营商们对5G网络的投资。同时，本文提出NSA共享向SA共享演进的组网方案与技术实现，从而保证了5G共享网络的未来竞争力。

参考文献

[1] 埃里克·达尔曼，斯特凡·巴克浮，约翰·舍尔德，等.5G NR标准：下一代无线通信技术[M].朱怀松，王剑，刘阳，译.北京：机械工业出版社，2019.

[2] 汪丁鼎，许光斌，丁巍，等.5G无线网络技术与规划设计[M].北京：人民邮电出版社，2019.

[3] 刘晓峰，孙韶辉，杜忠达，等.5G无线系统设计与国际标准[M].北京：人民邮电出版社，2019.