5G核心网组网方案分析及演进路线研究

吴英娜 余永聪

摘要：本文对SA和NSA的各种选项进行了对比分析，结合运营商实际网络情况，给出了4G网络向5G网络演进的目标和多种路线选择以及演进步骤。

关键词：NSA;SA;5GC;EPC;LTE;NR

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0028-02

0 引言

为了满足运营商早期部署5G网络的需求，3GPP标准定义了非独立（non-standalone，NSA）组网和独立（standalone，SA）组网两大类部署模式，并将5G协议冻结分成了2个阶段，在第1阶段中先行冻结NSA标准，通过EPC增强支持移动超宽带业务（eMBB），满足运营商尽早商用5G网络的需求;第2阶段冻结SA标准，实现5GC全新定义的服务化架构核心网，通过服务拆解和引入服务化框架全面支持5G新特性和新功能。在4G向5G网络演进的路线选择上，选择NSA还是SA是各运营商首先需要考虑的重要问题。

1 演进架构选项及对比分析

3GPP标准中共列举了Option1、Option2、Option 3/3a、Option 4/4a、Option 5、Option 6、Option 7/7a、Option 8/8a等8种5G架构选项。其中，Option1、Option 2、Option 5和Option 6属于独立组网方式，其余属于非独立组网方式。由于Option 6和Option 8/8a缺乏现实应用场景，被标准舍弃。

1.1 SA选项对比分析

Option1、Option 2、Option 5属于独立组网选项：Option1：即4G网络部署现状，由LTE的核心网和基站组成，5G的部署演进便是以此为基础;Option2架构作为5G系统的目标架构和最终形态，适合在整个5G商用周期内进行部署。

1.2 NSA选项对比分析

Option3、Option 4、Option 7属于非独立组网选项：几个选项的分支选项的主要区别均在于用户面路径不同，opiton3、3a和3x的用户面分别经由LTE、EPC、NR进行媒体分流;opiton4、4a的用户面分别经由NR、5GC进行媒体分流;opiton7、7a 和 7x 的用户面分别经由eLTE、5GC、NR进行分流。

选择NSA路线演进时，建议分别选择option3x、option4、option7x架构选项（原因是NR作为用户面锚点，可以降低对于LTE基站用户面转发要求和改造成本），其中option3x因為对现网改动最小（初期不需要部署5GC），可以实现最快速部署商用，是目前比较热门的NSA选项。

1.3 SA和NSA路线比对和分析

NSA仅是从4G向5G的过渡选项，而SA架构才是5G发展的真正目标。虽然NSA架构在启动阶段的风险较小，但后续向SA架构的过渡仍需大量工作，也存在相当的不确定因素。而且，NSA架构5G接入网实际上是自现有4G系统的直接升级，将影响运营商选择供应商的灵活度，可导致供应商锁定的现象，这将不利于运营商进行有效的成本管理。

2 演进路线选择

2.1 网络演进目标

不管起步时选择SA还是NSA，SA option2 的部署架构都是5G部署的终极目标架构。根据建设初期选择SA还是NSA，演进路线可以分为两大类。SA路线：5G商用初期选择部署SA架构，逐步融合4G和5G网络并最终演进为单一的5G网络。NSA路线：5G商用初期选择部署NSA架构，再向独立部署架构演进。

SA路线演进步骤：（1）新建5GC（支持4G EPC功能）和NR（覆盖热点地区），现网EPC升级支持N26接口，以便支持用户在4G和5G网络下切换作，4G 5G网络相对独立，4G/5G切换通过互操作完成;（2）逐步将现网LTE基站迁移到5GC，5GC同时管理4G和5G基站，EPC大部分网元退网，仅保留必要的网元进行4/5G互操作。（即Option2+Option5阶段，5GC同时管理LTE和NR网络）;（3）逐步完善5G覆盖，在保证覆盖的前提下逐步下线4G LTE站点，最终演进为纯5G网络。

NSA路线演进步骤：（1）对现网EPC（含MME、SAE-GW、PCRF、HSS、CG等网元进行升级，主要包含支持双连接、QoS 扩展、5G 签约扩展、NR 接入限制、计费扩展等方面），引入NR（覆盖热点）并接入到升级后的EPC+，同时升级现网LTE站点以支持NSA相关功能，eLTE作为主站处理和转发与核心网间的控制面消息，即Option3形态;（2）新建5GC，接管无线站点，逐步演进为Option4形态，此时NR作为主站处理和转发与核心网间的控制面消息，EPC退网或平滑改造为5GC，NR利用Elte进行容量补充;（如EPC是云化Vepc，此时可以选择由云化Vepc平滑升级至5GC，减少无线侧割接工作量）;（3）逐步完善5G覆盖，在保证覆盖的前提下逐步下线4G LTE站点，最终演进为纯5G网络。

2.2 多选择的演进路线

不管起步时选择SA还是NSA，迈向5G的演进路线都不是唯一的，在实际操作过程中，各个运营商可以根据自身网络的特点，制定相应的演进计划。以下列出一些可行的演进路线选项，如图1所示。

3 结语

4G网络与5G网络的共存和融合演进会是一个长期的过程，运营商可以根据自己的5G商用部署计划、可用频谱资源、终端和产业链成熟情况、总体建网成本等，选择不同的组网部署演进路线。