5G共建共享組網及產業協同進展

李 皛 謝偉良 胡春雷

中國電信研究院 北京 102209

引言

5G作為新一代信息通信技術的典型代表和數字化轉型的重要引擎，其經濟價值和應用前景得到全社會的廣泛關注，成為全球各國的普遍共識和共同戰略選擇。但同時，全球運營商5G部署均面臨著高成本、高能耗等問題，運營商和設備商的利潤“剪刀差”越來越大，進一步出現了“增量不增收”的局面。如何降低網絡建設和運營成本，是全球運營商和產業界面臨的重大挑戰。

通過5G共建共享組網模式，可以快速解決以上問題，并快速形成規?；渴?，這也是貫徹新發展理念、實現“碳達峰、碳中和”的重要手段。中國電信與中國聯通于2019年正式開展5G全生命周期共建共享，協同產業鏈在5G共享技術、器件、設備、組網、產業協同等方面取得了重大突破，實現了“一張物理網、兩張邏輯網、多張定制專網”，確保了共建共享網絡下良好的用戶體驗，建成了全球首個、規模最大的5G SA共建共享網絡，實現了規?；a業應用[1]。5G共建共享已成為打造數字經濟和社會發展的助推器、產業轉型升級的催化劑、數字信息基礎設施建設的奠基石，共迎數字經濟時代新機遇。

同時，5G網絡共享的發展伴隨著產業鏈如何自主可控協同創新以及如何適配廣闊的行業市場和需求碎片化的挑戰。例如共建共享網絡要實現大帶寬、高容量和廣覆蓋，就必須聯合產業攻克大帶寬的軟硬件設備核心技術壁壘，解決核心器件國產化難題，從原材料、設計、生產、應用全產業鏈發展。

1 5G共享網絡組網方案

1.1 接入網共享和異網漫游

5G共享網絡組網技術有兩種主要方案：無線接入網共享和異網漫游，其中無線接入網共享方案中又包括MORAN(Multi Operator RAN，接入網獨立載波的共享方式)和MOCN(Multi Operator CN，接入網共享載波的共享方式)兩種不同共享層面的形式。無線接入網共享方案和異網漫游方案的網絡架構如圖1所示。

圖1 5G網絡共享組網方案示意圖

從圖1可以看出，無線接入網共享方案主要在無線接入網層面實現共享，而異網漫游方案在接入網和核心網層面均實現共享，兩種共享方案在業務層面均保持各自獨立。在無線接入網共享方案中，MORAN和MOCN在無線接入網共享程度也不同，MORAN采用獨立載波共享的方式，MOCN采用共享載波的方式。

無線接入網共享和異網漫游兩種方案均具備技術實現性，異網漫游方案對業務體驗有一定的影響，具體體現以下幾個方面：一是部分業務時延大于本網用戶，二是漫游區域邊界可能存在卡頓或掉話現象，三是無法支持共享方漫游用戶歸屬等。接入網共享技術對業務影響較小，且相比核心網漫游技術更容易部署，因此中國電信和中國聯通采用了無線接入網共享的實現方式進行建網[2]。

1.2 MORAN和MOCN接入網共享

MORAN配置多個獨立載波，該方式中各個共享運營商在各自獨立載波上廣播各自的網絡PLMN ID。BBU共享對接同廠家RRU/AAU，各載波獨立配置和管理，無線側gNB使用邏輯上獨立的不同小區提供給各個運營商進行獨立使用。各運營商用戶通過識別各自的PLMN去接入到各自獨立小區中，gNB基于其運營商各自載波將用戶連接到各自的核心網絡。MORAN方式共享深度相對較淺，運維相對簡單，適用于共享運營商希望保持部分業務獨立的場景。

MOCN方式配置一個或多個載波實現頻率資源共享。雙方運營商的小區共享，小區內同時廣播多個PLMN，且使用相同的小區級特性參數，具體參數需雙方協商統一配置，例如需要協商分配空口資源，且采用相同的QoS策略。各運營商用戶通過識別各自的PLMN去接入到共享網絡小區中 ，基站按照用戶攜帶的PLMN信息，將用戶分別連接到各自的核心網。MOCN方式屬于深度共享，資源利用率高，適用于密切合作的共享運營商。

中國電信和中國聯通最終選擇采用MOCN方式進行5G共建共享，該方案在3GPP標準化中也已得到支持。3GPP Release 15版本開始支持5G MOCN無線接入網共享技術，分別在網絡架構、空中接口、Ng接口和XN接口協議等方面對無線接入網共享進行標準化工作。其中，3GPP TS 23.501定義了5G SA組網下MOCN共享架構，TS38.331等標準定義了接口協議，支持網絡共享的相關要求[3-4]。Release 17版本新增運營商級別IOC(如OperatorDU、NROperatorCellDU)適配多小區ID場景；Release 18版本在共建共享管理架構上開展進一步研究，明確了更好的運維管理，其發展路線如圖2所示[5]。

圖2 MOCN標準化工作進程

1.3 NSA共享與SA共享

5G網絡架構有兩種模式：NSA(Non-Standalone，非獨立組網)和SA(Standalone，獨立組網)。中國電信與中國聯通5G網絡共建共享經歷了NSA模式階段和SA模式階段。在NSA階段，共享技術采用核心網雙方分別建設，5G基站共享，4G錨點站按需共享，網絡相對復雜。如圖3所示，在4G演進至5G NSA共享網絡的過程中，網絡需要打通4G基站與5G基站間的X2接口，實現用戶區隔和互操作[6-7]。4G和5G基站需要同廠家，5G和4G錨點基站同站址，這些是NSA階段共建共享技術方案實現的難點。

圖3 4G演進至5G NSA共享示意圖

對于5G NSA共建共享，可分為2種技術方案：雙錨點技術方案和單錨點技術方案，其方案對比如表1所示。

表1 雙錨點/單錨點技術方案對比

雙錨點技術方案適用于雙方4G同廠家區域，且雙方4G與承建方5G需要同廠家的場景，否則可能存在X2接口不統一的兼容性問題；但可在對4G改造較小的情況下，快速實現5G網絡共建共享。單錨點技術方案適用于雙方4G不同廠家的區域，適用范圍更廣；但需通過對現有4G改造或者新建4G錨點，4G基站改造相對復雜，可實現5G網絡共享，4G用戶不共享。

在中國電信與中國聯通5G共建共享實施過程中，由于NSA階段共享技術方案復雜，涉及的改造工作量大，網絡管理、優化難度大，因此在SA具備商用能力的條件下應盡快演進升級至SA的共建共享，改善網絡質量。

當網絡演進至5G SA共享階段，僅需5G基站連接到雙方的5G核心網即可。核心網不需要改造，承載網按需擴容，5G基站需開啟基站共享功能，且配置雙方4G基站作為鄰區。5G網絡建設與4G網絡解耦，無需各種復雜的錨點協同方案，5G網絡優化簡單，體驗保障簡單，4/5G相互不影響對方體驗，如圖4所示[8-10]。

圖4 5G SA網絡共享組網方案示意圖

2 5G共建共享上下游產業協同發展

5G共建共享推動過程中，中國電信和中國聯通除了需要創新采用兩網合一的組網方案外，還面臨著協同上下游產業共同發展的問題，諸如上游產業需解決帶寬翻倍、多頻共存引發的復雜基帶信號處理、多頻共存干擾等技術難題，下游產業需關注如何跟隨5G共建共享深化融合發展、發揮數字經濟巨大的發展潛能和前景等。

為推動5G共建共享上下游產業協同發展，中國電信和中國聯通聯合中興、華為、中信科、北京郵電大學等多方合作伙伴，開展了產學研用協同創新，通過關鍵技術創新與產業化項目解決了共建共享帶來的5G接入網超大規模組網和運營的一系列難題和挑戰，在5G共享技術、器件、設備、組網、運營等方面取得了重大突破。另一方面，中國電信和中國聯通攜手合作伙伴打造5G創新應用，創造產業新價值。

2.1 5G共享大帶寬標準和技術實現的協同創新

隨著我國5G技術及網絡的快速發展，中國電信和中國聯通發揮共建共享紅利，利用雙方的頻率資源，進行了3.5GHz和2.1GHz差異化建網，滿足不同場景覆蓋和容量需求，而如何在共建共享場景充分使用Sub6G的頻譜，使用大帶寬來提升用戶體驗和頻譜效率是整個產業協同研究的主要方向。

在5G共享大帶寬技術實現方面，中國電信和中國聯通聯合推動5G共享設備全面實現共享大帶寬能力，推進室外200MHz大帶寬設備，新型設備全面支持200MHz系統帶寬以及必選的載波聚合功能，使得5G網絡一步覆蓋到位，充分體現3.5GHz頻段的大帶寬、高容量的特點，實現2.7Gb/s的單用戶峰值速率，成為當時全球最高5G峰值速率，網絡容量也實現了倍增，可以向更多用戶提供5G高速率體驗，如圖5所示。

圖5 室外200MHz共享大帶寬載波聚合技術

進一步地，為了充分發揮5G共建共享資源和技術優勢，突破現有技術標準限制，中國電信和中國聯通在3GPP成功牽頭2.1GHz 40/50MHz FDD NR大帶寬國際標準制定，極大推進了NR FDD大帶寬技術演進，為FDD頻率重耕和提升網絡競爭力奠定了技術基礎。同時，積極推動主設備廠商研發，推出了全球首個支持1.8GHz+2.1GHz全寬頻、滿功率RRU商用設備，推動支持2.1GHz 40M/50M NR大帶寬的終端產業鏈，牽引共建共享產業鏈發展，促進了FDD的共建共享大帶寬技術與產業發展。

2.2 打造5G創新應用，創造產業新價值

中國電信基于5G共建共享網絡，融合了云計算和大數據能力，打造了遠程手術公共服務和大數據云平臺，在北京積水潭醫院成功展開全球首例骨科手術機器人多中心5G遠程手術，其方案示意如圖6所示。手術過程中，醫生同時遠程交替操控兩臺異地機器人為山東煙臺山醫院和浙江嘉興市二院的兩個脊椎骨折病人，進行了三維定位脊椎螺釘固定。期間信號傳輸流暢，沒有因為上千公里的距離出現任何信號卡頓、處理不及時、反饋遲鈍的現象，5G共享網絡高速率、大連接、低時延的典型特征在遠程手術領域得以充分展現。可見5G共建共享網絡已成功聚合遠程醫療業務場景，進一步賦能智慧醫療行業，盤活下游產業鏈。

圖6 智慧醫療5G網絡共享組網方案示意圖

傳統電器制造產業面臨著在生產過程中部署不靈活，網絡時延和穩定性差，存在有線連接投資較高、柔性制造欠缺、維護費用高等問題?，F有Wi-Fi或4G網絡不支持移動場景下超大帶寬和低時延能力，無法解決以上業務痛點。5G共享網絡具有超高速率、超低時延、超大帶寬的特性，能夠全面支撐智能工廠的網絡建設。中國電信基于5G共享網絡邊緣服務構建“端網云用”的架構，賦能家電制造轉型升級，針對美的馬龍生產基地的實際生產需求，制定了完善的5G智能工廠解決方案?；?G共享網絡和MEC技術，搭建了無線智能生產系統，使園區生產數據在本地處理計算，降低時延。通過該系統完成了對美的工廠的生產覆蓋及數據采集、機器人控制、視覺質檢等應用賦能。目前園區已完成所有車間的5G共享室分設備部署，保障5G共享網絡覆蓋，方案示意如圖7所示。

圖7 5G共享網絡+MEC智能制造方案示意圖

3 5G共建共享未來展望

5G共享網絡是一個全新的、變革的網絡，在5G共建共享的基礎之上，未來將進一步探索推進傳輸網等基礎網絡資源的合作，擴大共建共享的范圍，積極推進向SA目標網絡演進。同時不斷與云計算、大數據、區塊鏈、人工智能等新技術融合創新發展，基于自身在云網的資源稟賦和綜合優勢，積極打造邊緣計算、網絡切片、超級上行等核心能力。堅持共建共享、產業協同原則，實現網絡的靈活快速部署和能力全面開放，構建一個面向智聯萬物的嶄新生態。

在生態方面，將進一步加強上下游產業鏈各方的交流合作，不斷開展共享網絡終端業務等方面的持續創新和高效協同，不斷推動5G與垂直行業的深度融合。一方面，運營商需要加速戰略轉型，面向千行百業快速提升自身的行業解決方案，為全球產業升級支撐能力；另一方面，和各行各業的信息化合作伙伴開展廣泛的合作，共同為客戶創造行業價值，通過疊加效應實現供給側結構性改革。

4 結語

本文闡述了5G共建共享的必要性及先進性，介紹了接入網共享的MORAN和MOCN、異網漫游、NSA共享、SA共享等各種5G共享的組網方案，并通過5G共享大帶寬標準和技術實現的協同創新、打造5G創新應用及創新產業新價值兩個方面，分析5G共建共享對上下游產業的賦能作用，以及產業協同對社會發展的推動作用。在5G共建共享方面，未來還將積極推進更多參與方的共建共享合作，推動構建行業和產業的協同合作，開創共享、合作共贏的新局面。