5G共建共享组网及产业协同进展

李 皛 谢伟良 胡春雷

中国电信研究院 北京 102209

引言

5G作为新一代信息通信技术的典型代表和数字化转型的重要引擎，其经济价值和应用前景得到全社会的广泛关注，成为全球各国的普遍共识和共同战略选择。但同时，全球运营商5G部署均面临着高成本、高能耗等问题，运营商和设备商的利润“剪刀差”越来越大，进一步出现了“增量不增收”的局面。如何降低网络建设和运营成本，是全球运营商和产业界面临的重大挑战。

通过5G共建共享组网模式，可以快速解决以上问题，并快速形成规模化部署，这也是贯彻新发展理念、实现“碳达峰、碳中和”的重要手段。中国电信与中国联通于2019年正式开展5G全生命周期共建共享，协同产业链在5G共享技术、器件、设备、组网、产业协同等方面取得了重大突破，实现了“一张物理网、两张逻辑网、多张定制专网”，确保了共建共享网络下良好的用户体验，建成了全球首个、规模最大的5G SA共建共享网络，实现了规模化产业应用[1]。5G共建共享已成为打造数字经济和社会发展的助推器、产业转型升级的催化剂、数字信息基础设施建设的奠基石，共迎数字经济时代新机遇。

同时，5G网络共享的发展伴随着产业链如何自主可控协同创新以及如何适配广阔的行业市场和需求碎片化的挑战。例如共建共享网络要实现大带宽、高容量和广覆盖，就必须联合产业攻克大带宽的软硬件设备核心技术壁垒，解决核心器件国产化难题，从原材料、设计、生产、应用全产业链发展。

1 5G共享网络组网方案

1.1 接入网共享和异网漫游

5G共享网络组网技术有两种主要方案：无线接入网共享和异网漫游，其中无线接入网共享方案中又包括MORAN(Multi Operator RAN，接入网独立载波的共享方式)和MOCN(Multi Operator CN，接入网共享载波的共享方式)两种不同共享层面的形式。无线接入网共享方案和异网漫游方案的网络架构如图1所示。

图1 5G网络共享组网方案示意图

从图1可以看出，无线接入网共享方案主要在无线接入网层面实现共享，而异网漫游方案在接入网和核心网层面均实现共享，两种共享方案在业务层面均保持各自独立。在无线接入网共享方案中，MORAN和MOCN在无线接入网共享程度也不同，MORAN采用独立载波共享的方式，MOCN采用共享载波的方式。

无线接入网共享和异网漫游两种方案均具备技术实现性，异网漫游方案对业务体验有一定的影响，具体体现以下几个方面：一是部分业务时延大于本网用户，二是漫游区域边界可能存在卡顿或掉话现象，三是无法支持共享方漫游用户归属等。接入网共享技术对业务影响较小，且相比核心网漫游技术更容易部署，因此中国电信和中国联通采用了无线接入网共享的实现方式进行建网[2]。

1.2 MORAN和MOCN接入网共享

MORAN配置多个独立载波，该方式中各个共享运营商在各自独立载波上广播各自的网络PLMN ID。BBU共享对接同厂家RRU/AAU，各载波独立配置和管理，无线侧gNB使用逻辑上独立的不同小区提供给各个运营商进行独立使用。各运营商用户通过识别各自的PLMN去接入到各自独立小区中，gNB基于其运营商各自载波将用户连接到各自的核心网络。MORAN方式共享深度相对较浅，运维相对简单，适用于共享运营商希望保持部分业务独立的场景。

MOCN方式配置一个或多个载波实现频率资源共享。双方运营商的小区共享，小区内同时广播多个PLMN，且使用相同的小区级特性参数，具体参数需双方协商统一配置，例如需要协商分配空口资源，且采用相同的QoS策略。各运营商用户通过识别各自的PLMN去接入到共享网络小区中 ，基站按照用户携带的PLMN信息，将用户分别连接到各自的核心网。MOCN方式属于深度共享，资源利用率高，适用于密切合作的共享运营商。

中国电信和中国联通最终选择采用MOCN方式进行5G共建共享，该方案在3GPP标准化中也已得到支持。3GPP Release 15版本开始支持5G MOCN无线接入网共享技术，分别在网络架构、空中接口、Ng接口和XN接口协议等方面对无线接入网共享进行标准化工作。其中，3GPP TS 23.501定义了5G SA组网下MOCN共享架构，TS38.331等标准定义了接口协议，支持网络共享的相关要求[3-4]。Release 17版本新增运营商级别IOC(如OperatorDU、NROperatorCellDU)适配多小区ID场景；Release 18版本在共建共享管理架构上开展进一步研究，明确了更好的运维管理，其发展路线如图2所示[5]。

图2 MOCN标准化工作进程

1.3 NSA共享与SA共享

5G网络架构有两种模式：NSA(Non-Standalone，非独立组网)和SA(Standalone，独立组网)。中国电信与中国联通5G网络共建共享经历了NSA模式阶段和SA模式阶段。在NSA阶段，共享技术采用核心网双方分别建设，5G基站共享，4G锚点站按需共享，网络相对复杂。如图3所示，在4G演进至5G NSA共享网络的过程中，网络需要打通4G基站与5G基站间的X2接口，实现用户区隔和互操作[6-7]。4G和5G基站需要同厂家，5G和4G锚点基站同站址，这些是NSA阶段共建共享技术方案实现的难点。

图3 4G演进至5G NSA共享示意图

对于5G NSA共建共享，可分为2种技术方案：双锚点技术方案和单锚点技术方案，其方案对比如表1所示。

表1 双锚点/单锚点技术方案对比

双锚点技术方案适用于双方4G同厂家区域，且双方4G与承建方5G需要同厂家的场景，否则可能存在X2接口不统一的兼容性问题；但可在对4G改造较小的情况下，快速实现5G网络共建共享。单锚点技术方案适用于双方4G不同厂家的区域，适用范围更广；但需通过对现有4G改造或者新建4G锚点，4G基站改造相对复杂，可实现5G网络共享，4G用户不共享。

在中国电信与中国联通5G共建共享实施过程中，由于NSA阶段共享技术方案复杂，涉及的改造工作量大，网络管理、优化难度大，因此在SA具备商用能力的条件下应尽快演进升级至SA的共建共享，改善网络质量。

当网络演进至5G SA共享阶段，仅需5G基站连接到双方的5G核心网即可。核心网不需要改造，承载网按需扩容，5G基站需开启基站共享功能，且配置双方4G基站作为邻区。5G网络建设与4G网络解耦，无需各种复杂的锚点协同方案，5G网络优化简单，体验保障简单，4/5G相互不影响对方体验，如图4所示[8-10]。

图4 5G SA网络共享组网方案示意图

2 5G共建共享上下游产业协同发展

5G共建共享推动过程中，中国电信和中国联通除了需要创新采用两网合一的组网方案外，还面临着协同上下游产业共同发展的问题，诸如上游产业需解决带宽翻倍、多频共存引发的复杂基带信号处理、多频共存干扰等技术难题，下游产业需关注如何跟随5G共建共享深化融合发展、发挥数字经济巨大的发展潜能和前景等。

为推动5G共建共享上下游产业协同发展，中国电信和中国联通联合中兴、华为、中信科、北京邮电大学等多方合作伙伴，开展了产学研用协同创新，通过关键技术创新与产业化项目解决了共建共享带来的5G接入网超大规模组网和运营的一系列难题和挑战，在5G共享技术、器件、设备、组网、运营等方面取得了重大突破。另一方面，中国电信和中国联通携手合作伙伴打造5G创新应用，创造产业新价值。

2.1 5G共享大带宽标准和技术实现的协同创新

随着我国5G技术及网络的快速发展，中国电信和中国联通发挥共建共享红利，利用双方的频率资源，进行了3.5GHz和2.1GHz差异化建网，满足不同场景覆盖和容量需求，而如何在共建共享场景充分使用Sub6G的频谱，使用大带宽来提升用户体验和频谱效率是整个产业协同研究的主要方向。

在5G共享大带宽技术实现方面，中国电信和中国联通联合推动5G共享设备全面实现共享大带宽能力，推进室外200MHz大带宽设备，新型设备全面支持200MHz系统带宽以及必选的载波聚合功能，使得5G网络一步覆盖到位，充分体现3.5GHz频段的大带宽、高容量的特点，实现2.7Gb/s的单用户峰值速率，成为当时全球最高5G峰值速率，网络容量也实现了倍增，可以向更多用户提供5G高速率体验，如图5所示。

图5 室外200MHz共享大带宽载波聚合技术

进一步地，为了充分发挥5G共建共享资源和技术优势，突破现有技术标准限制，中国电信和中国联通在3GPP成功牵头2.1GHz 40/50MHz FDD NR大带宽国际标准制定，极大推进了NR FDD大带宽技术演进，为FDD频率重耕和提升网络竞争力奠定了技术基础。同时，积极推动主设备厂商研发，推出了全球首个支持1.8GHz+2.1GHz全宽频、满功率RRU商用设备，推动支持2.1GHz 40M/50M NR大带宽的终端产业链，牵引共建共享产业链发展，促进了FDD的共建共享大带宽技术与产业发展。

2.2 打造5G创新应用，创造产业新价值

中国电信基于5G共建共享网络，融合了云计算和大数据能力，打造了远程手术公共服务和大数据云平台，在北京积水潭医院成功展开全球首例骨科手术机器人多中心5G远程手术，其方案示意如图6所示。手术过程中，医生同时远程交替操控两台异地机器人为山东烟台山医院和浙江嘉兴市二院的两个脊椎骨折病人，进行了三维定位脊椎螺钉固定。期间信号传输流畅，没有因为上千公里的距离出现任何信号卡顿、处理不及时、反馈迟钝的现象，5G共享网络高速率、大连接、低时延的典型特征在远程手术领域得以充分展现。可见5G共建共享网络已成功聚合远程医疗业务场景，进一步赋能智慧医疗行业，盘活下游产业链。

图6 智慧医疗5G网络共享组网方案示意图

传统电器制造产业面临着在生产过程中部署不灵活，网络时延和稳定性差，存在有线连接投资较高、柔性制造欠缺、维护费用高等问题。现有Wi-Fi或4G网络不支持移动场景下超大带宽和低时延能力，无法解决以上业务痛点。5G共享网络具有超高速率、超低时延、超大带宽的特性，能够全面支撑智能工厂的网络建设。中国电信基于5G共享网络边缘服务构建“端网云用”的架构，赋能家电制造转型升级，针对美的马龙生产基地的实际生产需求，制定了完善的5G智能工厂解决方案。基于5G共享网络和MEC技术，搭建了无线智能生产系统，使园区生产数据在本地处理计算，降低时延。通过该系统完成了对美的工厂的生产覆盖及数据采集、机器人控制、视觉质检等应用赋能。目前园区已完成所有车间的5G共享室分设备部署，保障5G共享网络覆盖，方案示意如图7所示。

图7 5G共享网络+MEC智能制造方案示意图

3 5G共建共享未来展望

5G共享网络是一个全新的、变革的网络，在5G共建共享的基础之上，未来将进一步探索推进传输网等基础网络资源的合作，扩大共建共享的范围，积极推进向SA目标网络演进。同时不断与云计算、大数据、区块链、人工智能等新技术融合创新发展，基于自身在云网的资源禀赋和综合优势，积极打造边缘计算、网络切片、超级上行等核心能力。坚持共建共享、产业协同原则，实现网络的灵活快速部署和能力全面开放，构建一个面向智联万物的崭新生态。

在生态方面，将进一步加强上下游产业链各方的交流合作，不断开展共享网络终端业务等方面的持续创新和高效协同，不断推动5G与垂直行业的深度融合。一方面，运营商需要加速战略转型，面向千行百业快速提升自身的行业解决方案，为全球产业升级支撑能力；另一方面，和各行各业的信息化合作伙伴开展广泛的合作，共同为客户创造行业价值，通过叠加效应实现供给侧结构性改革。

4 结语

本文阐述了5G共建共享的必要性及先进性，介绍了接入网共享的MORAN和MOCN、异网漫游、NSA共享、SA共享等各种5G共享的组网方案，并通过5G共享大带宽标准和技术实现的协同创新、打造5G创新应用及创新产业新价值两个方面，分析5G共建共享对上下游产业的赋能作用，以及产业协同对社会发展的推动作用。在5G共建共享方面，未来还将积极推进更多参与方的共建共享合作，推动构建行业和产业的协同合作，开创共享、合作共赢的新局面。