5GSA网络架构和组网策略分析

5GSA网络架构和组网策略分析

李婷

中睿通信规划设计有限公司广东省广州市510630

摘要：自从3GPP5GNR标准SA方案正式发布以来，我国加大了对5G技术的研发与应用力度。在这一背景下，本文将通过结合相关研究资料，重点针对5GSA网络架构与组网策略进行简要分析研究，旨在帮助人们正确认识5G技术的同时，也可以为相关研究人员提供必要理论参考。

关键词：5G；SA；网络架构；组网策略

引言

虽然当前我国5G技术的推广应用尚且处于起步阶段，但实现5GSA网络的全覆盖已经成为我国通信领域的必然发展趋势。探究5GSA网络架构与组网策略，不仅可以使得人们能够准确把握5GSA网络及其应用重要性，同时也能够为我国实现大规模组网，促进通信企业未来运营发展提供相应指导帮助。

一、5GSA网络架构分析

（一）网络部署

在正式发布实施的3GPP5GNR标准SA方案当中，规定控制面锚点即5GNR需要接入至5GC即下一代核心网当中，采用Option2架构使得5GC中可以有效接入具有良好独立性的全新无线接口NR。SAOption2的网络部署方式可以直接引入5G新网元，实现快速部署，无需改造现网，并且不会影响当前已有的2G、3G、4G网络及对应的网络用户。而在直接引入5G新网元下，可有效实现网络切片，进而充分发挥NFV与SDN技术优势，为5G提供更加多样化、全面化的新功能与新业务[1]。但值得注意的是，5GSA网络部署中的应用的Option2架构在NR完全实现连续覆盖以前，完全依赖跨系统切换以保障语音连续性，想要获得良好的语音服务则有赖于现有连续覆盖网络，并在对5GC进行快速部署的同时，对NR进行相应部署。因此需要采取科学合理的5GSA组网策略，使得5G技术的应有效用得以充分发挥。图1展示的就是5GSA组网方式：

图25GSA组网架构示意图

二、5GSA组网策略分析

（一）组网频率

通过结合WRC15可知，5G低频中将3.5G作为其黄金频段，5G频段高频为24.75GHz至27.5GHz以及37GHz至42.5GHz，而我国5G频段的低频段则为3.3GHz至3.6GHz以及4.8GHz至5GHz。根据我国工业和信息化部的相关规定，5G系统工作频段为3300MHz至3600MHz与4800MHz至5000MHz，从原则上来说，3300MHz至3400MHz只限于室内使用。

（二）网络覆盖

根据链路预算，在3.5GNR当中无论使用16T16R，还是64T64R，都完全能够实现和现网LTE共战连续覆盖。但和16TR不同的是，64TR水平方向虽与16TR的自由度完全一致，但其增加了垂直维度赋形，即在垂直方向上64TR能够形成MU[2]。而在密集城区场景中，NLOS拥有众多多径环境，这也使得MU-MIMO极有可能配对成功。故而在高楼大厦鳞次栉比的密集城区中，因其对流量的需求相对较高，3.5GNR更加适合采用64T64R。选择NR使用UL2Mbps/DL40Mpbs边缘速率规划，对于城乡间结合部等城区用户数较少的场景，因其对容量与流量需求均相对较低，通过综合考量，建议选用16TR设备，且NR使用UL1Mpbs/DL40Mpbs边缘速率规划。

（三）语音优化

由于现阶段5G只能够实现到4G的语音切换，暂无到2G与3G网络的语音连续性流程。因此在采用NGC核心网下的5GNR，为使得5G语音业务具有良好的连续性，本文认为其可以选择采用回落LTE的语音优化方案。该种方案面向单待终端，平时驻留5G，当发起语音呼叫时自动切换至LTE，借由LTE承载提供语音业务。其具体方案模式如图3所示：

图3回落LTE语音优化

该种语音方案具有较高的数据带宽，且支持5G业务，当呼叫成功建立时可以直接回落至4G，5G与4G之间进行相互切换并不会对此造成相应的干扰影响。从呼叫建立时延来看，采用这一语音方案在单注册支持N26场景下，大约会增加400ms的时延。话音可以保持良好连续性，并不会受到4G和5G切换影响，其QoS保障与紧急呼叫与4G基本相同，短信则与5GC基本相同，漫游则与数据漫游相同。鉴于我国正处于5G初期部署阶段，采用这一语音方案的优势在于，其对于5G语音终端并无任何特殊要求，并且其采用的技术手段类似VoLTE方案，与传统VolTE相比，该语音方案呼叫建立时延只增加大约400ms，用户基本无感知，能够有效保障语音的连续性。另外，本文认为n5G初期NR热点覆盖，为避免频繁出现5G与4G间的话音切换，并将对现网EPC的影响降至最小，可对IMS作简单软件升级，搭配使用5GC和该语音方案，从而有效提供良好的语音服务。当5G已经基本可以实现连续覆盖的情况下，则可以直接使用VoNR提供5G语音。

（四）设备云化

包括5G基站在内的各大主设备需实现云化，以此有效满足各业务下的时延、速率等需求。在重构5G基站的过程中，其主要有两大功能实体，分别为CU与DU。其中前者包括非实时无线高层协议栈功能，并且可以支持部分核心网功能下沉，以及部署部分边缘应用业务。而后者则主要负责对物理层功能、实时性需求层2功能进行处理[3]。CU云化部署将通过对云化资源池进行虚拟化处理，以实现弹性网络和灵活扩展。在边缘数据的中心位置，或是在4GCRAN的BBU中部署5GCU，直接在传输汇聚环位置处部署CU，各CU下逻辑站点数量的规模需要得到一定限制。而为了能够使得业务时延需求得到充分满足，URLLC场景则需要CU与DU共址部署。

（五）天馈建设

针对目前网杆塔平台资源相对有限，本文认为可以通过优化整合当前已有的天线平台，并结合实际情况对其进行适当改造，对多系统天线类型与数量进行合理优化。在对多端口天线进行充分利用下，使得5GAAU安装能够拥有充足空间。在参照国家相关标准要求，科学设定各关键参数如天线挂高与方向角等，结合16TR与64TR应用对于设备类型的具体要求，立足安装5GAAU设备的具体要求优化整合平台与天面，并集中整合2G、3G、4G多端口天线即可。

三、结语

在我国大力发展和应用5G网络下，5GSA组网策略具有良好的兼容性，有助于提升信息传输速率，控制运营与建设成本。未来我国还需要进一步加大对5G网络的研究力度，对现有网络通信方式进行相应优化调整，促进5G网络通信技术与众多专业技术如无线、电源等进行相互协同，使得5G网络的优势效用能够得到充分发挥。

参考文献：

[1]周彦.NSA与SA共存网络架构能力对5G平滑演进的必要性研究[J].移动通信，2019，43(01):46-51.

[2]黄海峰.工信部通信科技委专家咨询组莅临深圳参观中国电信5GSA试验网[J].通信世界，2018(29):35.

[3]杨旭，肖子玉，邵永平，等.5G网络部署模式选择及演进策略[J].电信科学，2018，34(06):138-146.