4G/5G網絡融合 通向5G的必經之路

  4G/5G融合發展是現實需求

  隨著3GPP對5G第一版本協議的正式發布，5G已經開啟了真正的商用階段。5G以移動互聯網和物聯網為主要業務特征，力求實現數據流量的千倍增長、千億設備的連接，并滿足多樣化的業務需求?；谶@些目標，5G需要在連續廣域覆蓋、熱點高容量、低時延高可靠以及低功耗大連接等多個方向上進行技術創新。

  另一方面，LTE-A Pro作為事實上的4G標準，已經在全球實現了大范圍的規模部署，并在網絡運營、站點建設、終端設備等各方面發展成熟。無論是在標準協議方面，還是現網中，4G技術都還在繼續演進與增強。目前看來，4G會進一步提升網絡的速率、容量、連接數與時延等空口指標，并在一定程度上與5G的技術目標相匹配。

  基于通信現網存量狀況與未來網絡發展趨勢等因素，在5G部署的前期，會有相當長的一段時間內需要通過4G/5G融合來確保新老用戶的網絡體驗。比如，用戶的語音業務仍配置由4G網絡來提供服務，借由廣泛覆蓋的4G網絡來確保通話的穩定性與可靠性;而用戶的數據業務則可以使用5G網絡提供服務，借由具備高頻段等豐富無線資源的5G網絡來滿足熱點區域中極高的用戶體驗速率和系統容量等需求。因此，4G&5G網絡融合是有必要的，甚至對某些國家或運營商來說，是必須的。

  5G NSA組網架構

  4G/5G網絡融合有NSA(Non-Standalone)和SA(Standalone)兩種組網選擇。其中，NSA組網在無線接口上實現了4G與5G的緊耦合傳輸，能夠兼顧數據吞吐量的提升與控制信令的可靠性，又不需要建立5G核心網，適合作為5G網絡早期部署的組網方式。SA組網主要體現在4G網絡與5G網絡的互操作上，包括切換/重定向、重選等程序，可見至少在4G網絡退網前，4G/5G的SA組網方式都會存在于通信網絡中。在3GPP中，NSA的標準發布時間早于SA半年左右，NSA組網架構見圖1，終端同時與4G/5G無線基站有空口連接。其組網架構特點主要體現在如下幾個方面：

  ● 網絡部署：借助現網EPC的升級建5G網絡

  NSA適用于5G的早期部署。在NSA組網中不需要建立新的5G核心網(5GC)，基于對當前4G核心網(EPC)的升級，就可以快速部署5G無線基站，使用5G頻譜資源與新型傳輸技術。因此NSA組網有利于5G業務的迅速推出，助力運營商快速搶占用戶。

  另外，通過對NSA場景下Option 3x(SCG Split bearer)的支持，用戶面數據可以錨定在5G基站，4G基站只需要承擔必要的分流數據傳輸，減輕了5G的大數據量業務對現網4G無線基站造成的傳輸負荷，避免了對眾多4G無線基站的擴容改造，由此也減少了運營商的成本支出。

  ● 用戶體驗：兼顧吞吐量與可靠性的雙重提升

  在NSA組網中，4G側仍可以支持多載波聚合(CA)，通過4G CA再聯合5G做雙連接的通信方式，就可以為終端提供更大的數據流量服務(大于僅5G側單鏈路的數據流量)，從而滿足用戶對各種大數據量業務的需求。

  在提升數據傳輸吞吐量的同時，NSA組網也兼顧了對傳輸可靠性的保障問題。這主要體現在數據傳輸的可靠性和控制信令的可靠性兩個方面。

  數據傳輸的可靠性：當5G側鏈路的無線信號質量產生波動時，NSA組網可以通過合理的分流算法設置將用戶面數據更多地分流到4G側鏈路進行傳輸(甚至將數據全部暫由4G傳輸)，從而既保證了一定的數據傳輸吞吐量，又保證了傳輸的可靠性與連續性，同時也不必進行切換或其他無線資源重配置的操作，避免了對用戶終端與核心網的信令影響。

  控制信令的可靠性：NSA組網中，核心網的控制面信令仍錨定在4G基站側，這樣廣覆蓋的、使用相對穩定的低頻無線信號的4G接入網也就減少了終端與網絡側連接斷開的可能性。

  中興通訊在NSA組網中的業務優勢

  中興通訊從2017年初就開始了對NSA組網的規劃與研發，目前已可以支持3GPP協議中所引入的多項NSA基本功能，實現上述NSA組網的各種優勢，也可以滿足多家運營商的測試需求。

  此外，中興通訊可以支持NSA組網中的Decor功能，即4G網絡可以對接入的NSA終端定向路由到可支持NSA的EPC實體，從而避免了對現網EPC實體的升級影響，又滿足了不同業務的分層需求。

  5G SA組網架構

  盡管NSA組網具備多種優勢，但隨著頻譜資源與網絡部署的發展，5G SA組網必將是各大運營商的終極目標。事實上，為了避免對現網4G系統不斷的升級改造與成本付出，條件允許的運營商可以一步到位的直接部署5G SA網絡，例如國內多家運營商的建網選擇。

  從4G&5G網絡融合的角度來看，SA組網(架構見圖2)主要涉及到4G系統與5G系統間的各種互操作行為。中興通訊將在2018年底支持全面而完整的4G/5G互操作方案。這些方案意在保證終端在空閑態與連接態下的性能，具體包括：

  ● 空閑態終端可以駐留在最合適的小區

  中興通訊支持空閑態終端在4G網絡與5G網絡間的異系統小區重選，并在重選策略的設定中兼顧了4G網絡的廣覆蓋與5G網絡的高性能，從而使得空閑態終端能夠駐留在最合適的小區，進而在有業務需求時可以快速接入到最合適的網絡，獲得滿足其性能需求的服務。

  ● 連接態終端在從4G網絡移動到5G網絡的過程中保持性能

  從4G網絡到5G網絡，中興通訊對連接態的終端支持數據業務的切換/重定向以及語音業務的切換(VoLT→VoNR)，由此使得連接態用戶在從4G無線覆蓋范圍內移動到性能更好的5G覆蓋范圍內的過程中，數據業務和語音通話都能保持一定的吞吐量與可靠性性，從而確保了用戶的體驗。

  ● 連接態終端在從5G網絡移動到4G網絡的過程中保持性能

  從5G網絡到4G網絡，中興通訊對連接態的終端支持數據業務的切換/重定向、語音業務的切換(VoNR→VoLTE)，以及EPS Fallback，由此，即使連接態用戶在5G無線覆蓋范圍中移動到某處空洞時，亦能借助4G無線信號的補充而確保數據業務和語音通話的連續性與可靠性，用戶體驗得到保證。

  綜上，無論運營商是選擇基于現網4G系統的NSA組網方案，還是選擇一步到位的5G SA組網方案，中興通訊都可以提供技術領先、演進平滑、性能優越而又極具性價比優勢的綜合方案，協同合作伙伴在5G全面啟動的時代加速奔跑，占領先機，取得最大的成功。

  作者: 王昕(中興通訊)