5G部署组网方式研究
2019-02-21郑巍
郑 巍
（湖北邮电规划设计有限公司，湖北 武汉 430023）
0 引 言
5G即第五代通信技术，主要包括三大应用场景eMBB（增强型移动宽带）、mMTC（大规模物联网）和URLLC（高可靠低时延连接）。作为新一代的移动通信技术，5G将全面构建经济社会中各行各业数字化转型的关键技术设施，推动传统领域数字化、网络化和智能化升级，成为下一个万亿规模的经济增长新动力。据中国信息通信研究院测算，到2030年，5G价值链将产出6.3万亿元[1]。
5G网络部署的大致时间点为2020年。如何引入5G网络，如何兼顾与4G的融合，如何实现5G网络的目标架构，成为运营商考虑的重要问题。
1 5G架构选项介绍
从5G架构看，在3GPP制定的标准中，有Option1/2/3/4/5/6/7七种5G架构选项[2]，又分为独立组网方式（SA）和非独立组网方式（NSA）两大类。其中，Option1/2/5/6属于独立组网方式，Option3/4/7属于非独立组网方式。
1.1 Option1
如图1所示，LTE目前的部署方式，由LTE的核心网和基站组成。
1.2 Option2
如图2所示，该架构属于5G独立组网，由gNB和NGC组成，完全替代LTE系统的基站和核心网。
1.3 Option3/3a/3x
如图3所示，该方式保持EPC不变，先部署5G基站，将eNB和gNB连接至EPC。根据控制面和用户面的转发方式不同，Option3包含Option3/3a/3x三种方式。
Option3：控制面和用户面都经由4G基站转发。
Option3a：控制面都经由4G基站转发，5G的用户面数据直接连接到4G核心网。
Option3x：控制面信令都经由4G基站转发，4G基站不能传输的用户面数据使用5G基站与EPC直接传输。
图1 Option1
图2 Option2
图3 Option3/3a/3x
1.4 Option4/4a
如图4所示，Option4与Option3的不同在于，4G基站和5G基站共用5GC。Option4包含Option4/4a两种方式。
Option4：控制面和用户面都经由5G基站转发。
Option4a：控制面都经由5G基站转发，4G基站的用户面数据直接连接到5GC。
图4 Option4/4a
1.5 Option5
如图5所示，该方式可以理解为先部署5GC，并在5GC中实现EPC的功能，先使用增强型4G基站，随后再逐步部署5G无线接入网。
图5 Option5
1.6 Option6
如图6所示，该方式可以理解为先部署5G的无线接入网，但暂时采用4G LTE EPC。此场景会限制5G系统的部分功能，如网络切片等，因此在网络部署中已基本不再考虑。
图6 Option6
1.7 Option7/7a/7x
如图7所示，该方式和Option3类似，区别在于同时部署了5G RAN和5GC，将Option3中的EPC变成了5GC。根据控制面和用户面的转发方式不同，Option7包含Option7/7a/7x三种方式。
Option7：控制面和用户面都经由4G基站转发。
Option7a：控制面都经由4G基站转发，5G的用户面数据直接连接到5GC。
Option7x：控制面信令都经由4G基站转发，4G基站不能传输的用户面数据使用5G基站与5GC直接传输。
图7 Option7/7a/7x
2 5G部署架构比较
结合第1章的介绍，运营商可选的5G组网方式主要有Option2/3/4/5/7。现在从终端连接、核心网、无线网组网方式和互操作方面进行比较，结果如表1所示。
3 运营商选择方式的思考
运营商部署5G网络，需要考虑业务场景需求、频谱资源、覆盖范围、与现网的互操作及语音解决方案、技术成熟度和竞争态势等方面的因素。长期看，5G网络发展的最终目标架构是Option2，实现5G全覆盖。从演进过程看，运营商可以选择独立组网，优先采用Option2方式部署5G，提供更强的业务能力和更好的用户体验；也可以在前期选择非独立方案，优选通过Option3/7引入5G，后期逐步过渡至Option2。
国内运营商中，中国电信在白皮书中已表示，5G网络将优先选择SA组网，并通过核心网互操作方案实现4G和5G网络的协同[3]。中国移动在6月份联合合作伙伴发布了“5G SA起航行动”。中国联通表态将以SA为目标架构，但初期的5G引入策略尚不明确。
表1 5G部署架构比较
4 结 论
由于5G网络在应用场景、关键指标、智能化配置、开放性等方面，较以往的通信网络将出现变革性的创新发展，因此在5G网络组网建设中采用了大量的新技术和新的网络结构，给运营商网络部署带来了一定挑战。不同运营商结合自身的网络现状和发展思路，可以选择不同的演进路线。可以预见，在目前三大运营商都在进行5G部署验证测试的基础上，大规模的5G建设将很快到来。
