5G網絡共建共享方案研究及難點分析

1 引言

5G商用在即，推進5G網絡共建共享，成為運營商切實提升投資效率，降低電信基礎網絡總體擁有成本（TCO），有效應對日益加劇的業務競爭的重要途徑。2019年9月9日，中國電信與中國聯通簽署《5G網絡共建共享框架合作協議書》，在全國范圍內合作共建一張5G接入網絡。這標志著，國內電信基礎網絡共享突破了運營商之間獨立投資建網的限制，實現了無線接入網甚至是核心網的深度共享。

2 5G網絡共享方案

5G網絡共享的深度與資本性支出、網絡部署可控性密切相關，如圖1所示。其中，鐵塔共享方案僅共享站址資源和基站配套資源，運營商建網的可控性最高。而接入網共享方案和異網漫游方案所共享的資源（站址和配套資源、頻譜、無線接入網、承載網、核心網等）相較于鐵塔共享模式逐級增加，但建網可控性也隨之降低，同時存在大量的技術細節需要共享運營商之間進行深入研究和審慎選擇。

圖1 網絡共享深度與資本性支出及可控性的關系

2.1 接入網共享

5G接入網共享的架構如圖2所示。運營商之間共享同一個物理基站，該基站雙上聯接入各自的核心網。同時，雙方的承載網采用物理雙掛或邏輯雙掛的方式進行共享互通。網管系統則由主建方開放權限給共享方。

圖2 5G接入網共享網絡架構

根據載波配置方式，接入網共享方案可細分為獨立載波方案和共享載波方案。獨立載波是指在共享基站上同時配置兩個獨立的載波，每個獨立載波廣播運營商各自的PLMN。這種方案的好處在于，終端可在各自獨立的載波下開展業務，可各自保持運營商原有的語音解決方案，且不需要考慮空口資源分配的策略，適合于雙方存在差異化業務的場景。共享載波則可以按需配置1個或兩個共享的載波，并且在載波上同時廣播不同共享運營商的PLMN。這種方案的頻率使用效率相對較高，但需要雙方協調空口資源分配策略，且同載波上需要配置雙方不同的語音解決方案。

由于5G支持NSA和SA組網模式，因而采用接入網共享方案必須考慮不同組網模式下的技術細節。在NSA模式下，5G基站共享，4G錨點基站可按需共享。也即是說，NSA接入網共享存在單錨點（4G基站不共享）和雙錨點（4G錨點基站共享）兩種實現方式，如圖3所示。

圖3 NSA接入網共享單錨點和雙錨點方案

（1）NSA單錨點接入網共享

主建方通過改造現有4G或新建的方式建設4G錨點，并開通共享功能。在共享區域，主建方的5G NSA終端開機接入流程與自建無異，而共享方5G NSA終端開機后，則需要先搜索本網4G基站。此時，本網4G基站必須具備識別5G NSA終端并將其引導至主建方4G錨點基站的功能。隨后，NSA終端在主建方4G錨點基站的引導下，按需添加5G輔小區。

由此可見，該方案的重點是，在共享區域，必須對共享方的4G基站進行軟件升級，使其具備為NSA終端下發專有小區重選頻點優先級的功能，以便引導終端重選至主建方4G錨點基站。此外，必須對主建方的4G錨點基站進行擴容，以便在承接共享方5G用戶接入的同時，保證本網原有4G用戶的體驗不受影響。

（2）NSA雙錨點接入網共享

雙方僅共享5G基站，各自錨定己方的4G基站。這樣一來，在共享區域，雙方各自的5G用戶NSA終端開機后，均通過駐留在本網4G錨點，并在錨點基站引導下按需添加5G輔小區的方式進行接入，與自建NSA網絡的流程基本一致。但這種方案的要求較為苛刻，即要求5G與4G基站同廠家，且雙方4G基站也需同廠家。此外，雙方的4G基站均需升級支持錨點功能。目前，全國首例5G共建共享站點，即是通過雙錨點方案進行建設的。

對比單錨點和雙錨點兩種方案，后者在性能表現上相對更佳，具體體現在：其一，雙方NSA終端均無需經過小區重選，接入時延較短，用戶感知與自建NSA網絡一致；其二，對現網4G基站的容量壓力影響較小，且有利于雙方相對獨立運營。但從場景適用性的角度看，前者可用于雙方4G基站不同廠家的區域，而后者僅局限于雙方4G同廠家區域，前者的適用性明顯更廣。

在SA模式下，接入網共享架構與NSA模式下相同。5G基站需開通共享功能，且配置雙方4G基站作為鄰區，承載網共享互通，核心網無需改造。需要重點考慮的問題是，在VoNR語音方案成熟前，如何回落至4G實現VoLTE語音業務。如回落至主建方VoLTE，則4G基站必須同步共享，且需考慮網間結算問題；如回落至各自的方VoLTE，則4G基站無需共享，終端通過鄰區切換回落至本網VoLTE，但是5G基站配置異網鄰區的代價較大。

2.2 異網漫游

異網漫游的共享深度更為徹底，其架構如圖4所示。在該架構中，接入網和承載網均共享，雙方僅自建核心網，開銷戶、計費和策略控制等功能仍在各自核心網中實現。主建方5G基站只上聯至己方核心網，雙方承載網對接互通，共享方的用戶業務流程需同時經過主建方核心網和共享方核心網。

圖4 5G異網漫游網絡架構

同樣的，在NSA和SA組網模式下，異網漫游的技術實現細節不同。在NSA模式下，4G核心網及無線網均需進行改造。對于4G核心網，主建方MME、SGW需進行擴容，以承接漫入用戶。此外，雙方核心網需對通，具體會涉及到DNS、DRA、SAE-GW等網元。對于4G無線網，需對共享方4G基站進行升級，以引導共享方5G NSA用戶接入主建方5G網絡。此外，需對主建方4G基站進行擴容，以承接漫入用戶。共享的運營商雙方需各自申請一個新網號，由主建方4G基站廣播老網號和新網號。

在SA模式下，實現方案較為簡單，雙方5G核心網的控制面、用戶面進行對接。5G接入網側根據語音回落方案的不同指定對應基站進行新網號的廣播。

3 5G網絡共享難點

5G網絡共建共享首先面臨的是共享運營商雙方組網策略和方案選擇的協同問題，其次才是具體實現方案上的技術細節問題。

3.1 組網策略協同

NSA是現階段5G快速建網并構筑競爭優勢的可行架構，而SA則是5G演進的目標架構。運營商可能選擇循序漸進，先由NSA起步，再逐步過渡到SA，也可能選擇一步到位，直接采用SA架構。因而，共享的雙方如不能在組網策略上達成一致，則可能出現NSA/SA混合架構下的共享問題，由此導致技術實現難度攀升。以NSA/SA混合架構下的接入網共享為例，其難點主要有：其一，5G基站產品實現復雜，需支持NSA/SA雙棧功能；其二，共享區域內5G基站的拓撲及鄰區規劃復雜；其三，承載網共享互通時，路由管理復雜；其四，難以實現獨立運營，因為NSA采用4G QoS，SA采用5G QoS，一旦采用混合架構，則需要運營商重新定義一套能夠統一4G和5G QoS的優先級映射框架，而統一框架則意味著不是獨立運營。NSA/SA混合架構下的異網漫游，同樣存在諸多挑戰。因此，在實際部署時，建議共享運營商之間協同組網策略，采用NSA/NSA或SA/SA架構，以便在一定程度上降低技術實現難度。

3.2 技術方案選擇

在NSA模式下，如采用異網漫游的方式，長期來看，整體投資和運營成本最小，但短期內看，所涉及的網絡改造工作較多，包括核心網互通改造、核心網側MME和SGW擴容、接入網側4G基站的改造或升級等。此外，在業務體驗方面，由于共享方用戶數據報文需通過基站發送給主建方核心網，再有主建方核心網轉發至歸屬核心網，最后才路由至互聯網對應的服務器，可能導致額外的業務時延。因此，建議在NSA階段采用接入網共享方案進行5G網絡共享。在SA模式下，如采用異網漫游方式，用戶體驗時延可能增加，則對網絡切片支持困難。因此，在SA階段，同樣建議采用接入網共享方案，這樣也能保證從NSA到SA演進過程中始終采用同一共享方式，演進更為順暢。

3.3 技術細節取舍

采用接入網共享方案時，由于RRC連接數和基站吞吐量均為基站級資源，因此需要考慮共享雙方的資源分配問題。為保證頻率資源利用率最高，建議雙方按照一定比例固定分配資源，當某一方固定分配的資源用盡而另一方資源存在空閑時，可臨時占用部分空閑資源。對于承載網互通，則建議采用邏輯雙掛，即通過VPN方式實現業務回傳。對于URLLC場景下因路由迂回所導致的業務時延增加，可考慮通過新增專線解決。

4 結束語

5G網絡共建共享應在兼顧共享運營商雙方運營需求的基礎上，結合現網實際情況，因地制宜，靈活確定技術實現方案的細節，而不能拘泥于某一方案。這樣才能有效推進5G網絡的深度共享。