張軍 宦天樞 姜雯雯

【摘要】? ? 首先介紹5G的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)架構(gòu)，并闡述5G與4G網(wǎng)絡(luò)的相互關(guān)系以及現(xiàn)有多種組網(wǎng)方式存在的意義，最后分析闡述混合（非獨立和獨立）網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，以及單個服務(wù)小區(qū)同時給不同模式終端提供隨機接入服務(wù)的技術(shù)挑戰(zhàn)與應(yīng)對方案。

【關(guān)鍵詞】? ? NSA組網(wǎng)? ? SA組網(wǎng)? ? 混合網(wǎng)絡(luò)? ?隨機接入

一、引言

隨著全球各大無線網(wǎng)絡(luò)運營商、設(shè)備商的持續(xù)發(fā)力，5G（5th Generation，第五代移動通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步從研發(fā)階段走向試商用、商用，根據(jù)3GPP（移動通信的標(biāo)準化機構(gòu)）的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，非獨立（Non-Stand Alone，下文統(tǒng)稱NSA）組網(wǎng)標(biāo)準率先發(fā)布，可以有效利用4G（LTE）網(wǎng)絡(luò)進行資源優(yōu)化，而獨立（Stand Alone，下文統(tǒng)稱SA）組網(wǎng)標(biāo)準也在2018年R15版本發(fā)布，減少了對4G的依賴，提供更多定制化5G服務(wù)。

不同的運營商對于5G組網(wǎng)方式采用了不同的策略，如韓國三大運營商已經(jīng)使用NSA組網(wǎng)進行5G商用，中國移動則將采用SA組網(wǎng)標(biāo)準作為重心，也有使用NSA組網(wǎng)和SA組網(wǎng)的混合應(yīng)用方式。這里提到的NSA和SA組網(wǎng)的混合應(yīng)用并不局限于，同一網(wǎng)絡(luò)下同時存在NSA和SA的服務(wù)小區(qū)，也包含了同一網(wǎng)絡(luò)下的同一個小區(qū)同時提供NSA和SA終端的網(wǎng)絡(luò)接入，這就對網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)控制，網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)的設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)準入機制的算法提出了一些挑戰(zhàn)。

二、NSA和SA混合組網(wǎng)應(yīng)用

2.1? NSA和SA組網(wǎng)的優(yōu)劣勢

NSA組網(wǎng)方式的優(yōu)勢有：

a）有效利用4G網(wǎng)絡(luò)進行5G覆蓋，尤其在上行手機發(fā)射功率受限的場景下;

b）有效利用4G網(wǎng)絡(luò)進行流量分流，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本投入。

SA組網(wǎng)的優(yōu)勢有：

a）更加完善的定制化（低延時，高可靠）5G服務(wù)，不局限于eMBB（超大帶寬）服務(wù);

b）靈活分配的網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)等。

NSA組網(wǎng)和SA組網(wǎng)有著各自的優(yōu)勢，也有著各自的待完善的地方，如NSA組網(wǎng)時4G核心網(wǎng)架構(gòu)無法滿足5G對于時延和傳輸可靠性的要求，SA組網(wǎng)直接建設(shè)資本開支更高，也應(yīng)兼容4G用戶等。因此，在同一張網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)NSA與SA網(wǎng)絡(luò)的共存，服務(wù)小區(qū)根據(jù)需求進行配置NSA或者SA模式，將兼容兩種組網(wǎng)方式的優(yōu)勢，且減少上文提到的獨立組網(wǎng)時的不足，對于5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有著很大的意義。

2.2? NSA和SA組網(wǎng)的混合應(yīng)用

NSA和SA混合組網(wǎng)的拓撲圖大致情況可見下面圖1。該網(wǎng)絡(luò)既實現(xiàn)了SA與NSA組網(wǎng)的兼容，也讓網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)不同使用場景進行NSA、SA小區(qū)彈性配置，如5G網(wǎng)絡(luò)邊緣的服務(wù)小區(qū)可以設(shè)置成NSA，某個切片場景下使用混合（單小區(qū)提供NSA和SA終端接入）或者SA小區(qū)配置。

三、NSA和SA混合組網(wǎng)技術(shù)

3.1 NSA和SA組網(wǎng)方式的主要區(qū)別

NSA組網(wǎng)方式下，終端根據(jù)收到的4G/5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廣播消息，發(fā)起隨機接入，并通過X2接口在5G網(wǎng)絡(luò)獲得資源準入的情況下，進行業(yè)務(wù)交互;而SA組網(wǎng)下，終端根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)下解析到的系統(tǒng)廣播消息，進行隨機接入，因此不同的系統(tǒng)廣播消息將會引導(dǎo)不同制式的終端接入不同模式的服務(wù)小區(qū)，這也成為實現(xiàn)NSA和SA混合組網(wǎng)的關(guān)鍵。終端和網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)消息交互見圖2所示。

根據(jù)3GPP協(xié)議可知，NSA組網(wǎng)時，5G網(wǎng)絡(luò)只會下發(fā)MIB（主系統(tǒng)消息塊），終端會通過4G網(wǎng)絡(luò)的MIB，SIB（系統(tǒng)消息塊）輔助解析出隨機接入信道配置參數(shù)，進而接入5G網(wǎng)絡(luò)，而SA組網(wǎng)時，5G網(wǎng)絡(luò)會同時下發(fā)MIB和SIB，供終端獲取接入配置，與傳統(tǒng)單網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式類似，MIB及SIB攜帶具體信息，可參考協(xié)議TS 38.331[1]。對于同時支持NSA和SA的混合型小區(qū)，就需要對這些系統(tǒng)參數(shù)進行特殊的配置，以同時允許NSA和SA制式的終端同時接入。

3.2? NSA和SA混合組網(wǎng)的挑戰(zhàn)及解決方案

NSA組網(wǎng)利用了4G網(wǎng)絡(luò)，而 4G和5G的網(wǎng)絡(luò)配置有許多不同，因此要實現(xiàn)NSA和SA的混合應(yīng)用，就必須綜合考慮兩者的異同，這里以隨機接入配置為例，來探討混合應(yīng)用的技術(shù)方案。

4G網(wǎng)絡(luò)下發(fā)隨機接入配置是全頻段的，NSA組網(wǎng)時，為終端配置接入?yún)?shù)時，可以只設(shè)置RRC參數(shù)msg1-FrequencyStart（可參考協(xié)議TS 38.331[1]）為起始PRB位置;而5G的一個特點是超大帶寬，讓5G終端具備全帶寬檢測系統(tǒng)消息的功能，顯然不符合終端性能、成本以及能耗等方面的要求，為此5G引入了BWP（BANDWIDTH PARTS，部分帶寬）的概念，由此可知，對于5G SA組網(wǎng)時，為終端配置接入?yún)?shù)時，不僅僅考慮起始PRB位置，也需考慮初始BWP的位置，此時配置的RRC 參數(shù)msg1-FrequencyStart將是二者之和。

而對于混合組網(wǎng)的單小區(qū)，由于物理層只會下發(fā)一種配置，以優(yōu)先考慮下發(fā)SA的接入配置為例，即起始PRB位置及初始BWP的位置的組合作為SA終端的起始PRB接入點，而NSA終端如果向往常一樣，只讀取起始PRB位置將無法接入混合組網(wǎng)小區(qū)，為此，我們在NSA終端的RRC reconfiguration（重配置）時，可以修改NSA終端的接入PRB位置，讓NSA終端也和SA終端一樣，在起始PRB位置加上初始BWP的位置處接入5G網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)混合組網(wǎng)時，單個小區(qū)同時支持NSA和SA終端的同時接入。這將為4G及NSA網(wǎng)絡(luò)過渡到5G獨立組網(wǎng)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)流量配置，提供巨大的優(yōu)勢。

四、結(jié)束語

本文提出了NSA和SA混合組網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分析并闡述了混合組網(wǎng)方式下NSA/SA服務(wù)小區(qū)靈活配置、彈性伸縮的優(yōu)勢，兼容了NSA終端在5G網(wǎng)絡(luò)下的小區(qū)接入，以及組網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵和挑戰(zhàn)?；旌想p模的組網(wǎng)方式將為5G時代提供一種智能化的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，更好地服務(wù)于5G廣大客戶。

參? 考? 文? 獻

[1] 3GPP TR 38.331. Radio Resource Control （RRC） protocol specification[S]. 2019：134-135， 312-318

[2] Erik Dahlman， Johan Sk?ld， Stefan Parkvall.5G NR： The Next Generation Wireless Access[M]. 2018