5G獨立組網和非獨立組網方案分析*

王 磊

（中國通信建設集團設計院有限公司，北京 100079）

0 引 言

隨著互聯(lián)網和物聯(lián)網行業(yè)的迅猛發(fā)展，多樣化的移動數(shù)據(jù)業(yè)務需求出現(xiàn)爆炸式的增長，目前第四代移動通信（4G）網絡已經不能滿足用戶對服務質量和業(yè)務體驗的要求，第五代移動通信網絡（5G）網絡建設勢在必行。根據(jù)我國IMT-2020(5G)推進組的定義，5G需要實現(xiàn)數(shù)十倍于4G指標的性能，包括1 Gbit/s的用戶體驗速率、1×106/km2連接數(shù)密度、毫秒級別的端到端時延。而在5G商用之際，采用何種組網方式及演進路徑是各大運營商進行5G網絡建設時需要首先重點考慮的問題。

1 5G組網演進策略

5G網絡部署具體有兩種策略：獨立組網（SA）和非獨立組網（NSA）。SA組網方式將需要新建一個全新的5G網絡，包括核心網、回程鏈路和新基站。而NSA組網方式則是利用現(xiàn)有的4G基礎設施，采用雙連接技術，實現(xiàn)5G與長期演進（Long Term Evolution，LTE）聯(lián)合組網，并將5G微小站部署在高業(yè)務密度區(qū)域，滿足大流量移動寬帶業(yè)務需求。

由于5G標準的制定需要考慮向后兼容的問題，運營商應該綜合現(xiàn)有網絡狀況、網絡升級需求、市場戰(zhàn)略、資本輸出等多種因素，靈活地選擇適合自身的5G組網方式。

2 5G備選組網方式

3GPP在2017年3月發(fā)布的TR 38.801 Radio Access Architecture and Interfaces（無線接入架構與接口）（Version 14.0.0）中優(yōu)選了5種備選的組網方案。如圖1所示，其中獨立組網（Standalone，SA）方式包括：Option2和Option5；非獨立組網（Non-Standalone，NSA）方式包括：Option3、Option7和Option4。

圖1 5G備選組網方案

Option2是 SA方 式，5G基 站（5G Node B，gNB）通過新空口連接到5G核心網（Next Generation Core，NGC）。此方案無線接入網和5G核心網全部新建，是業(yè)界公認的最終5G目標架構。然而重新構建一張5G網，需要新建大量的基站和核心網，投資相對較大。

Option3/3a/3x是NSA方式，該模式以LTE eNB為錨點進行緊耦合部署，核心網沿用4G核心網（Evolved Packet Core，EPC）。由于gNB無法直接連接到EPC上，其用戶面通過4G基站（Evolved Node B，eNB）與EPC間接連接，用戶面數(shù)據(jù)通過LTE eNB進行承載分離，eNB起到與核心網控制面連接錨點的作用，而控制信令都是通過LTE eNB下發(fā)。Option3系列分為3，3a和3x三個選型，關鍵區(qū)別在于數(shù)據(jù)分流控制點的不同。其中，選項3模式下用戶面和控制面都通過eNB連接，而傳統(tǒng)的4G基站處理能力有限，因此需要將其改造成增強型4G基站；選項3a模式中5G基站的用戶面直接連接到4G核心網，控制面繼續(xù)錨定于4G基站；選項3x模式中用戶面數(shù)據(jù)分為兩部分傳輸，其中對4G基站造成瓶頸的部分遷移到5G基站，其余的繼續(xù)通過eNB承載。由以上分析可以看出，選項3x既避免了對目前已經運行的4G基站和4G核心網作太多改動，又充分利用了5G基站速度快、能力強的優(yōu)勢，因此該模式得到了業(yè)界的廣泛青睞，成為5G非獨立組網部署的首選。

Option4/4a是NSA方式，但核心網已經由全新的5G核心網替代，gNB成為NGC與eNB控制面的錨點。由于核心網是5G核心網，此模式下的4G基站也需要改造成增強型4G基站。Option4系列分為選型4和選項4a，它們的區(qū)別僅在于數(shù)據(jù)分流控制點是在5G基站還是5G核心網，并且都不涉及舊設備的升級改造。該系列的應用場景適合在5G部署的中后期，5G已經實現(xiàn)連續(xù)覆蓋，此時4G作為5G的補充存在。

Option5是SA方式，提供了網絡演進的一種可能，即核心網已經重構成5G核心網，但接入網側基于投資保護等的考慮，只是對原來LTE eNB進行功能增強，變成增強型4G基站，優(yōu)化后的eNB控制面和用戶面均連接到5G核心網。但是改造后的增強型4G基站與5G基站相比，在峰值速率、時延、容量等方面依然存在很大差異，并且考慮到后續(xù)的優(yōu)化和演進，增強型4G基站也不一定都能支持，因此，Option5組網架構的前景并不樂觀。

Option7是NSA方式，是Opton4系列的變體，區(qū)別在于控制面連接錨點的功能改由4G基站承載。在該系列中，核心網已經新建成5G核心網，4G基站為了和5G核心網相連，需要升級為增強型4G基站。該模式的控制面錨點在4G基站側，適用于早中期5G部署的覆蓋不連續(xù)階段。此選項下5G無線自身的業(yè)務能力大大增強，但是覆蓋還需要4G進行補充。Option7系列分為選項7、7a和7x三個選項，關鍵區(qū)別在于數(shù)據(jù)分流控制點的不同。其中，選項7的數(shù)據(jù)分流點在增強型4G基站，選項7a的數(shù)據(jù)分流點在5G核心網，選型7x的數(shù)據(jù)分流點在5G基站。

3 5G組網方式對比分析

經過上述分析總結，這5種組網架構幾乎涵蓋了未來全球運營商部署5G商用網絡在不同階段的最優(yōu)選的組網需求。各運營商可以根據(jù)自身核心網和無線接入網的不同演進策略，將這些組網方案進行組合，形成特色的組網策略。下面對5G備選組網方案進行了對比分析，如表1所示。

表1 5G備選組網方案對比

4 5G組網演進路徑

5G的獨立組網和非獨立組網這兩種架構都分別有各自的特點和優(yōu)劣勢，采用何種組網方式及演進路徑是各大運營商進行5G網絡建設時需要首先重點考慮的問題。Option2是5G網絡成熟階段的目標架構，對于擁有較為豐富、優(yōu)質的低頻段資源來做廣域覆蓋，同時又可能擁有足夠的高頻段資源來做熱點分流的運營商會更傾向于選擇Option2組網方式直接部署。但是Option2并非是所有運營商的首選方案，更多的運營商更加傾向于考慮如何盡可能地充分利用現(xiàn)有4G網絡資源，使其與5G網絡更好地協(xié)同、融合。目前運營商選擇的演進策略可分為兩條路徑：

路徑1：選擇Option2獨立組網模式，一步到位。

路徑2：選項1（現(xiàn)網）——選項3x——選項7x——選項4——選項2。其中，中間的步驟都是可選的。

其中，路徑1可以一步到位的新建5G核心網和5G基站，不需要對現(xiàn)網4G核心網和4G基站進行改造，能夠實現(xiàn)5G網絡的全部性能優(yōu)勢。但是，建網前期需要大量的資本投入，運營商在選擇此路徑的情況下需要著重考慮該因素。

路徑2可以達到快速開通5G試商用網絡的目標，其看起來相對復雜，但是中間選項是可選擇的，因此不同組合方式下會存在多種遷移路徑，運營商可以根據(jù)自身實際情況，組合選用其中的某幾種組網方式。路徑2演進方式總投資要大于路徑1方式，然而由于該方式在5G需求及應用不明朗的情況下進行部署會降低風險，受到了國內外運營商的青睞。

5 結 語

本文詳細分析了5G組網的演進策略、5種備選組網方式及幾種組網方式的優(yōu)劣勢，并且介紹了5G的演進路徑，為運營商組網方式及演進路徑的選擇提供了參考意見。