4G/5G網(wǎng)絡(luò)融合 通向5G的必經(jīng)之路

  4G/5G融合發(fā)展是現(xiàn)實(shí)需求

  隨著3GPP對5G第一版本協(xié)議的正式發(fā)布，5G已經(jīng)開啟了真正的商用階段。5G以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)為主要業(yè)務(wù)特征，力求實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流量的千倍增長、千億設(shè)備的連接，并滿足多樣化的業(yè)務(wù)需求?；谶@些目標(biāo)，5G需要在連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低時(shí)延高可靠以及低功耗大連接等多個(gè)方向上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

  另一方面，LTE-A Pro作為事實(shí)上的4G標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)在全球?qū)崿F(xiàn)了大范圍的規(guī)模部署，并在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營、站點(diǎn)建設(shè)、終端設(shè)備等各方面發(fā)展成熟。無論是在標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議方面，還是現(xiàn)網(wǎng)中，4G技術(shù)都還在繼續(xù)演進(jìn)與增強(qiáng)。目前看來，4G會(huì)進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的速率、容量、連接數(shù)與時(shí)延等空口指標(biāo)，并在一定程度上與5G的技術(shù)目標(biāo)相匹配。

  基于通信現(xiàn)網(wǎng)存量狀況與未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢等因素，在5G部署的前期，會(huì)有相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)需要通過4G/5G融合來確保新老用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。比如，用戶的語音業(yè)務(wù)仍配置由4G網(wǎng)絡(luò)來提供服務(wù)，借由廣泛覆蓋的4G網(wǎng)絡(luò)來確保通話的穩(wěn)定性與可靠性;而用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則可以使用5G網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)，借由具備高頻段等豐富無線資源的5G網(wǎng)絡(luò)來滿足熱點(diǎn)區(qū)域中極高的用戶體驗(yàn)速率和系統(tǒng)容量等需求。因此，4G&5G網(wǎng)絡(luò)融合是有必要的，甚至對某些國家或運(yùn)營商來說，是必須的。

  5G NSA組網(wǎng)架構(gòu)

  4G/5G網(wǎng)絡(luò)融合有NSA(Non-Standalone)和SA(Standalone)兩種組網(wǎng)選擇。其中，NSA組網(wǎng)在無線接口上實(shí)現(xiàn)了4G與5G的緊耦合傳輸，能夠兼顧數(shù)據(jù)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(wǎng)，適合作為5G網(wǎng)絡(luò)早期部署的組網(wǎng)方式。SA組網(wǎng)主要體現(xiàn)在4G網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)的互操作上，包括切換/重定向、重選等程序，可見至少在4G網(wǎng)絡(luò)退網(wǎng)前，4G/5G的SA組網(wǎng)方式都會(huì)存在于通信網(wǎng)絡(luò)中。在3GPP中，NSA的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)間早于SA半年左右，NSA組網(wǎng)架構(gòu)見圖1，終端同時(shí)與4G/5G無線基站有空口連接。其組網(wǎng)架構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

  ● 網(wǎng)絡(luò)部署：借助現(xiàn)網(wǎng)EPC的升級建5G網(wǎng)絡(luò)

  NSA適用于5G的早期部署。在NSA組網(wǎng)中不需要建立新的5G核心網(wǎng)(5GC)，基于對當(dāng)前4G核心網(wǎng)(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(shù)。因此NSA組網(wǎng)有利于5G業(yè)務(wù)的迅速推出，助力運(yùn)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(shù)據(jù)可以錨定在5G基站，4G基站只需要承擔(dān)必要的分流數(shù)據(jù)傳輸，減輕了5G的大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)對現(xiàn)網(wǎng)4G無線基站造成的傳輸負(fù)荷，避免了對眾多4G無線基站的擴(kuò)容改造，由此也減少了運(yùn)營商的成本支出。

  ● 用戶體驗(yàn)：兼顧吞吐量與可靠性的雙重提升

  在NSA組網(wǎng)中，4G側(cè)仍可以支持多載波聚合(CA)，通過4G CA再聯(lián)合5G做雙連接的通信方式，就可以為終端提供更大的數(shù)據(jù)流量服務(wù)(大于僅5G側(cè)單鏈路的數(shù)據(jù)流量)，從而滿足用戶對各種大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的需求。

  在提升數(shù)據(jù)傳輸吞吐量的同時(shí)，NSA組網(wǎng)也兼顧了對傳輸可靠性的保障問題。這主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院涂刂菩帕畹目煽啃詢蓚€(gè)方面。

  數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕寒?dāng)5G側(cè)鏈路的無線信號質(zhì)量產(chǎn)生波動(dòng)時(shí)，NSA組網(wǎng)可以通過合理的分流算法設(shè)置將用戶面數(shù)據(jù)更多地分流到4G側(cè)鏈路進(jìn)行傳輸(甚至將數(shù)據(jù)全部暫由4G傳輸)，從而既保證了一定的數(shù)據(jù)傳輸吞吐量，又保證了傳輸?shù)目煽啃耘c連續(xù)性，同時(shí)也不必進(jìn)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(wǎng)的信令影響。

  控制信令的可靠性：NSA組網(wǎng)中，核心網(wǎng)的控制面信令仍錨定在4G基站側(cè)，這樣廣覆蓋的、使用相對穩(wěn)定的低頻無線信號的4G接入網(wǎng)也就減少了終端與網(wǎng)絡(luò)側(cè)連接斷開的可能性。

  中興通訊在NSA組網(wǎng)中的業(yè)務(wù)優(yōu)勢

  中興通訊從2017年初就開始了對NSA組網(wǎng)的規(guī)劃與研發(fā)，目前已可以支持3GPP協(xié)議中所引入的多項(xiàng)NSA基本功能，實(shí)現(xiàn)上述NSA組網(wǎng)的各種優(yōu)勢，也可以滿足多家運(yùn)營商的測試需求。

  此外，中興通訊可以支持NSA組網(wǎng)中的Decor功能，即4G網(wǎng)絡(luò)可以對接入的NSA終端定向路由到可支持NSA的EPC實(shí)體，從而避免了對現(xiàn)網(wǎng)EPC實(shí)體的升級影響，又滿足了不同業(yè)務(wù)的分層需求。

  5G SA組網(wǎng)架構(gòu)

  盡管NSA組網(wǎng)具備多種優(yōu)勢，但隨著頻譜資源與網(wǎng)絡(luò)部署的發(fā)展，5G SA組網(wǎng)必將是各大運(yùn)營商的終極目標(biāo)。事實(shí)上，為了避免對現(xiàn)網(wǎng)4G系統(tǒng)不斷的升級改造與成本付出，條件允許的運(yùn)營商可以一步到位的直接部署5G SA網(wǎng)絡(luò)，例如國內(nèi)多家運(yùn)營商的建網(wǎng)選擇。

  從4G&5G網(wǎng)絡(luò)融合的角度來看，SA組網(wǎng)(架構(gòu)見圖2)主要涉及到4G系統(tǒng)與5G系統(tǒng)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(tài)與連接態(tài)下的性能，具體包括：

  ● 空閑態(tài)終端可以駐留在最合適的小區(qū)

  中興通訊支持空閑態(tài)終端在4G網(wǎng)絡(luò)與5G網(wǎng)絡(luò)間的異系統(tǒng)小區(qū)重選，并在重選策略的設(shè)定中兼顧了4G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋與5G網(wǎng)絡(luò)的高性能，從而使得空閑態(tài)終端能夠駐留在最合適的小區(qū)，進(jìn)而在有業(yè)務(wù)需求時(shí)可以快速接入到最合適的網(wǎng)絡(luò)，獲得滿足其性能需求的服務(wù)。

  ● 連接態(tài)終端在從4G網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到5G網(wǎng)絡(luò)的過程中保持性能

  從4G網(wǎng)絡(luò)到5G網(wǎng)絡(luò)，中興通訊對連接態(tài)的終端支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的切換/重定向以及語音業(yè)務(wù)的切換(VoLT→VoNR)，由此使得連接態(tài)用戶在從4G無線覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)到性能更好的5G覆蓋范圍內(nèi)的過程中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)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(yàn)。

  ● 連接態(tài)終端在從5G網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)到4G網(wǎng)絡(luò)的過程中保持性能

  從5G網(wǎng)絡(luò)到4G網(wǎng)絡(luò)，中興通訊對連接態(tài)的終端支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的切換/重定向、語音業(yè)務(wù)的切換(VoNR→VoLTE)，以及EPS Fallback，由此，即使連接態(tài)用戶在5G無線覆蓋范圍中移動(dòng)到某處空洞時(shí)，亦能借助4G無線信號的補(bǔ)充而確保數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和語音通話的連續(xù)性與可靠性，用戶體驗(yàn)得到保證。

  綜上，無論運(yùn)營商是選擇基于現(xiàn)網(wǎng)4G系統(tǒng)的NSA組網(wǎng)方案，還是選擇一步到位的5G SA組網(wǎng)方案，中興通訊都可以提供技術(shù)領(lǐng)先、演進(jìn)平滑、性能優(yōu)越而又極具性價(jià)比優(yōu)勢的綜合方案，協(xié)同合作伙伴在5G全面啟動(dòng)的時(shí)代加速奔跑，占領(lǐng)先機(jī)，取得最大的成功。

  作者: 王昕(中興通訊)