5G 与4G 协同组网策略研究

兰 琨

（中国移动通信集团设计院湖北分院，湖北 武汉 430024）

1 5G 网络技术发展现状分析

我国相继推出3G、4G 重大项目，显著促进了移动通信产业的跨越发展，在组网构架上取得了一系列具有国际影响力的成果，如TD 技术成为国际标准、市场份额位居全球前列[1]。2013 年，IMT-2020 推进组的成立，开启了新一代5G 框架的布局，发展至今，5G网络技术进入发展的关键时期[2]。

1.1 5G 网络技术频段及覆盖无法满足用户良好体验要求

5G 网络技术需要满足多个关键技术指标，未来也需要沿着多种路线发展，其高频段发展路线还需要进一步明晰，各项技术也需要适应高可靠、低时延应用需要[3]。虽然已明确了5G 的关键技术指标，但当前5G 基站存在频段高以致频繁切换、覆盖范围小以致覆盖不足的问题，大大消弱了用户的良好体验。

1.2 5G 网络技术商用部署是基于4G 网络技术长期迭代过程

虽然5G 核心网完成了第一阶段的架构，商用产品的开发也在部署铺开，但在5G 网络技术商用部署的前期发展阶段，乃至中期发展阶段，只能不断地对4G 网络技术方案的业务感知度进行升级，对网络进行改造、替换及升级，以保障业务连续性，满足网络终端需求[4]。

2 5G 与4G 协同组网方案的构建

2.1 基于核心网切换的协同组网方案

在5G 网络技术发展的初期，5G 网络的部署以Standalone 运行模式进行。为了保证业务的连续性，可通过核心网互操作推进5G 和4G 融合组网，减少对无线网络的改造，保证终端简单可行，且5G 与4G 网络异厂部署，提高产品适配性。具体方案如图1 所示。

由图1 可知，基于核心网切换的协同组网方案的要点在于网元合设、接口活选以及直接映射等3个方面。

在网元合设中，EPC 中的HSS、PCRF 等网元与5GC 中的UDM、SMF 等网元是合设的，且LTE 接入EPC 与NR 接入5GC 是互不影响的。

在接口活选中，在EPC 中的MME 与5GC 中的AMF 之间新增了一个Nx 接口，根据需要进行选择，在互操作中，该接口可选，在VoLTE支持中其是必选的。

在直接映射中，PCF+PCR 等是5GC 与EPC 的专属，在切换中，对UE 信息、MM 及SM 上下文、QoS等信息直接映射，减少了交互频率。

图1 基于核心网切换的协同组网方案

2.2 基于无线网双连接的协同组网方案

随着5G 网络技术的发展，在5G 网络技术发展的中期或后期、5G 网络已建成且有较好的覆盖下，可基于无线网双连接的协同组网，利用4G 基站分担一小部分业务流量。根据控制方案的不同，基于无线网双连接的协同组网有EPC 控制和5GC 控制两种。以NR Standalone 方案为例，探索5G 与4G 协同组网。基于无线网双连接的协同组网方案的要点在于支持eMBB业务、补充4G 容量两个方面。

在支持eMBB 业务方面，通过5GC 控制核心网，UE 通过5G NAS 信令连接核心网，通过5G gNB 信令连接网络，支持LTE 和5G RAN 双连接。

在补充4G 容量方面，原4G 基站eNB 需要通过升级，以Evolved eNB 接入5GC，可通过gNB 汇聚Evolved eNB 和gNB，通过N3 接口接入5GC，也可以由Evolved eNB 和gNB 通过N3 接口分别接入5GC，具体方案如图2 所示。

图2 基于无线网双连接的协同组网方案

3 5G 与4G 协同组网的网络价值

5G 网络技术与4G 网络技术在一定时期长期共存，5G 与4G 协同组网方案解决了两者协同发展的问题，具有网络价值。

3.1 注重业务需求应用

5G 与4G 协同组网，可以发挥5G 大功耗连接、新增频谱及支持目前商业模式等优势，并结合4G 网络技术现有的优势基础，以用户业务需求应用合理选择网络，实现5G 业务能力的提升。

3.2 提升网络用户体验

5G 与4G 协同组网，提升了网络性质，保证了室内外良好的信号覆盖，保证了用户体验的连续性。5G与4G 协同组网在容量上、速率上、移动上和定位上为用户提供了优质的服务，有效提高了网络用户的体验。

4 结 论

为了加强技术发展与创新，5G 与4G 协同组网在一定时期内对推进4G 升级以及5G 技术成熟具有时代价值与实践意义。因此，需要在5G 网络技术发展进程中，在不同时期加强两者的融合发展。