5G網絡NSA終端空閑態與連接態策略

黃 亮

（中國聯通長沙分公司，湖南 長沙 410000）

1 5G組網架構與option3X介紹

1.1 5G組網架構簡介

3GPP協議定義了多種5G網絡部署方式，根據5G控制面錨點不同區分為兩大類：獨立組網（SA）和非獨立組網（NSA）。

（1）SA（獨立組網）：5G無線網與核心網之間的NAS信令（如注冊，鑒權等）通過5G/eLTE基站傳遞，5G/eLTE可以獨立工作。

（2）NSA（非獨立組網）：5G與4G共同工作的網絡架構，無線網與核心網之間的NAS信令（如注冊，鑒權等）通過錨點基站傳遞，無法獨立工作。

圖1 國內三家運營商5G組網演進結構圖

圖1中，網絡架構演進的主導思路是先以NSA非獨立組網方式為主，隨后向NSA/SA混合組網方式過渡，最終向以SA獨立組網方式演變。建網初期均選擇的是NSA架構無線網共享方案，其主要原因分析如下：

（1）NSA組網又被稱為非獨立組網方式，從字面上就很好理解，它所采用的基站并不是獨立的，而是與原有的4G基站相互協調來提供快速的5G網絡，NSA在前期的優勢十分明顯，具有建設快、成本低等優點。

（2）SA組網又稱為獨立組網，采用的基站只有5G基站，并沒有與原先的基站進行搭配，它的優勢就是低延遲。但是它也存在著無法避免的缺點，那就是建設成本高。

以目前國內三大運營商嚴控運營成本的實際情況來看，選擇以NSA方式組網無疑是性價比最高的一種方案。

1.2 option3X介紹

在NSA組網方式中又可以細分為Option3、Option3a和Option3x三種方式，初期推薦采用NSA option3X組網架構，4G與5G NR新空口雙連接（ENDC）的方式，4G基站（eNB）做為為主站（作為控制面錨點），5G基站（gNB）作為輔站傳輸用戶面數據。相較于 Option3和 Option3a，option 3X LTE eNB與NR gNB采用雙連接的形式，同時數據可以動態分流且避免了分流部分數據對現網影響，在網絡部署初期，Option 3X更具有優勢。

NSA組網模式下，從4G網絡演進到5G，5G的信令是由4G基站承載，因此，4G原有基站須升級為增強型4G基站，也就是錨點，同時增加了X2信令接口，負責4G增強型基站與5G基站之間的信令連接，管理5G的用戶接入和5G用戶面數據傳輸。因此，在NSA組網模式下，4G基站作為5G的錨點，負責控制面信令傳輸，對于用戶的駐留和保持至關重要，錨點優化也是NSA組網的重點。

NSA Option3模式下，LTE eNodeB要作為NR錨點，對LTE eNodeB處理能力要求很高。Option 3X作為Option3的優化方案，將NR作為數據匯聚和分發點，充分利用NR設備處理能力更強的優勢，便捷提升網絡處理能力。

圖2 5G兩種模式組網結構圖

2 空閑態策略

2.1 5G圖標顯示原理

GSMA協議規定四種配置終端可以顯示5G圖標，如表1所示。

表1 5G終端狀態表

表1中，Config.D中配置表示終端在IDLE狀態下當接入到可以支持NSA的LTE小區中，無需檢測NR的覆蓋，終端便可以顯示5G圖標。該指示參數在SIB2消息內攜帶（3GPP 36.331）。

圖3 SIB2消息圖

2.2 空閑態配置

（1）業務分析。當NSA終端用戶進入到NSA部署區域時，由于目前大網網絡均部署為純LTE模式，因此終端大概率情況下會駐留到LTE大網網絡上，并不會馬上切換到NSA錨點站上。此時用戶為空閑態，無高速數據業務需求，客戶的感知點位：終端能顯示5G圖標，能給用戶提示進入了5G區域，和普通2G，3G，4G用戶區分開來。

（2）應對策略。在空閑態下用戶不會進行上下行業務，因此無需NR提供高速上下行業務，當前需要僅僅為NSA終端能夠顯示5G圖標。可以采用Config D設置，將NSA區域內非錨點站（能與NSA錨點站同覆蓋區域）均開啟Config D設置，將基站上所有小區UpperLayerIndicationR15參數設置為1，終端有NSA能力在所有打開功能的小區下均能顯示5G圖標，提供和普通2G，3G，4G用戶進行區分。

圖4 5G終端圖標顯示及信令

3 連接態策略

3.1 連接態切換原理

異頻、異系統間連接態互操作一般采用切換、重定向的方式，測量事件有A1，A2，A3，A4，A5等，切換參數包括自動測量門限及切換判決門限等。為保持用戶在空閑態和連接態的駐留一致性，連接態移動性參數與空閑態參數需盡量保持一致。針對不同的優先級策略，可使用不同的切換策略事件和參數，不同切換類型的切換原理及相關參數示例如表2所示。

表2 小區切換參數

3.2 錨點載波面臨問題

當前，錨點載波大部分采用B1 375（5M）頻點，與大網LTE B3（1650，1500）B1（500）均為異頻。需要進行異頻切換才能進入錨點載波。使用普通A3，A5進行切換時會基于當前區域內LTE小區RSRP值，以及A1，A2，A3，A5的門限值。因此會出現如下幾種問題：

（1）當A2門限設置較高時，會出現測量不及時，在近處NSA終端無法測量錨點載波信號，以致于無法進行切換。

（2）當A2門限設置較低時，會出現終端測量負荷高，區域內終端體驗下降。

（3）當A3，A5門限正常設置，NSA終端基本會在大網間進行切換。

（4）當A3，A5門限針對錨點載波設置較低時，會導致大量4G用戶隨著NSA用戶一同切換到錨點載波上，由于當前錨點大部分使用的5M帶寬，會造成錨點載波擁塞問題。

3.3 定向切換原理

當前的NSA組網模式，如果錨定小區優先級不是最高，則存在NSA終端無法及時占用錨定小區的問題。例如，電信將FDD2100中的5M頻段作為錨點小區，但是由于多頻組網策略需要，錨點站一般不會定為最高優先級，那么就存在NSA終端可能無法及時占用錨點站小區，進而無法進行5G業務的問題。5G UE接入非錨點小區，如何及時遷移到錨點小區是當前NSA終端移動性策略遇到的重要問題。

基于終端NSA用戶能力進行載波定向切換功能能夠較好解決以上問題，該功能為當UE進入NSA部署區域內的非錨點載波上時，UE會在小區上報自己的UE能力：對于普通終端，不具備ENDC能力，則進行普通A3，A5切換，不額外下發判決條件；對于NSA終端，具備ENDC能力，基站會在UE上報UE capability之后，下發RRC reconfiguration消息中攜帶錨點載波相關信息。終端無法滿足A2條件便可發起測量錨點載波，當測量有錨點載波信號時（大于門限值），終端便使用獨立A5事件判決切換（和普通A5事件門限區分）。

3.4 連接態配置

3.4.1 參數配置

表3 載波定向切換參數配置表

載波定向切換功能如表3參數需要進行配置：

（1）需要檢查actifho（異頻切換開關）是否開啟。

（2）修改actendcho為true。

（3）增加MODPR整個MO，使用默認值配置（在基站上配置會出現refFreqListNaccGeran/refFreqListSrvcc Gsmb刪除掉）。

（4）在MODPR中配置freqLayListEndcHo為需要設置錨點載波的頻點。

（5）修改autoAdapt為false。

（6）修改actSelMobPrf為true。

（7）配置actendcho后所有LNHOIF下需要配置thresholdRsrpEndcFilt或 thresholdRsrqEndcFilt（ 建 議 使用RSRP即可）。

3.4.2 定向切換流程

（1）終端接入非錨點小區（已開啟定向切換功能），基站下發測量配置信息。

圖5 測量配置信令

⊙ A5-Threshold1-本站（非錨點站）RSRP低于門限：97-140=-43。

⊙ A5-Threhold2-目標站（錨點站）RSRP高于門限：0-140=-140。

⊙ Time to Trigger 觸發時間為40 ms。

⊙ 基于RSRP觸發。

（2）終端測量到錨點載波信號，上報measurement，觸發A5（必須鄰區關系available，切換正常）。

圖6 A5切換信令

圖7 A5切換成功信令

⊙本站（非錨點站）RSRP測量值：48<97。

⊙目標站（錨點站）RSRP測量值：60>0滿足條件。

⊙40ms基于RSRP觸發切換。

（3）切換成功信令如圖7所示。

4 結束語

（1）空閑態：基站升級到SRAN19及以上版本，開啟R15Indicator功能后，5G終端可以在當前站點下顯示5G圖標，由于空閑態無需進行業務，因此有5G圖標即可，用戶不會因為沒有實際的gNB進行業務而導致感知效果差。通過查詢確定與錨點站存在鄰區關系的站點，修改Primplmn Upper Layer IndicationR15為1后，功能生效，該參數僅對5G終端有效，不會對普通4G用戶造成影響。同時控制了顯示5G的范圍，保證用戶需要進行業務時能夠通過連接態的配置切換到錨點NSA站點上。

（2）連接態：錨點站區域內非錨點載波開啟載波定向切換功能，5G終端在進入錨點站區域內，從非錨點載波識別到終端ENDC能力后，將終端通過A5事件切換到錨點載波上。

開啟定向切換功能可以保證，5G用戶在需要進行業務（初始接入）時，可以迅速切換到錨點站上，保證用戶5G使用體驗，提升用戶使用感知！