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5G的8大組網選項

2019-07-25 09:43 網優雇傭軍
關鍵詞:5G技術物聯網

導讀:與過去不同,5G組網架構選項高達8種,除了選項1就是4G架構,選項6和8被業界抛棄之外,也還剩下選項2、選項3、選項4、選項5和選項7五種選項,其中,選項3、4、7下面還包括了不同的子選項。

有人說,5G演進之路如迷宮般複雜。

與過去不同,5G組網架構選項高達8種,除了選項1就是4G架構,選項6和8被業界抛棄之外,也還剩下選項2、選項3、選項4、選項5和選項7五種選項,其中,選項3、4、7下面還包括了不同的子選項。

今天我們的任務就是說清楚這些選項。

簡單的說

簡單的說,5G組網包括以下方案:

選項1,獨立組網(SA),即LTE基站連接4G核心網,目前4G網絡的組網架構。

選項2,獨立組網(SA),即5G NR基站連接5G核心網。

選項3,非獨立組網(NSA),即LTE和5G NR基站雙連接4G核心網。

選項4,非獨立組網(NSA),即5G NR和LTE基站雙連接5G核心網。

選項5,獨立組網(SA),即LTE基站連接5G核心網。

選項7,非獨立組網(NSA),即LTE和5G NR基站雙連接5G核心網。

讀起來有點像繞口令,還是用一張圖來說明吧。

這裏還得提一下雙連接(DC)。

雙連接技術最早提出于3GPP R12版本,也就是4G時代,其基本原理是讓一部手機連接到無線接入網中的兩個(或多個)節點(基站),其中一個是主節點,負責無線接入的控制面,即負責處理信令或控制消息;而另一個(或多個)節點爲輔助節點,僅負責用戶面,即負責承載數據流量。

R12爲啥要引入雙連接技術呢?主要是爲了提升網絡速率,均衡網絡負載,以及可避免切換中斷,保證穩健的移動性。

進入5G時代,LTE/NR雙連接的原理基本與R12的LTE/LTE雙連接原理相同,要麽LTE基站(eNB)爲主節點,5G基站(gNB)爲輔助節點;要麽5G基站(gNB)爲主節點,LTE基站(eNB)爲輔助節點。

簡單介紹完了,接下來我們具體介紹一下每一種組網選項。

選項3系列

2017年12月完成的3GPP Release 15 NSA NR標准正是基于選項3系列。

在選項3系列中,終端同時連接到5G NR和4G LTE,控制面錨定于4G,沿用4G核心網。

在控制面,選項3系列完全依賴現有的4G系統。但在用戶面的錨定點上有區別,這就是選項3系列有3、3a和3x三個子選項的原因。

選項3、3a和3x有啥區別呢?

1. 選項3

選項3的特點如下:

5G基站的控制面和用戶面均錨定于4G基站。

5G基站不直接與4G核心網通信,它通過4G基站連接到4G核心網。

4G和5G數據流量在4G基站處分流後再傳送的手機終端。

4G基站和5G基站之間的Xx接口需同時支持控制面和5G數據流量,以及支持流量控制,並要求滿足時延需求。

顯然,選項3架構最大的問題是----4G基站鴨梨山大。

由于4G和5G數據流量分流(或聚合)于4G基站,這意味著4G基站要同時處理4G+5G流量,5G的峰值速率是4G的幾十倍,且原來的4G基站並非爲5G高速率而設計,因此,4G基站必然會遭遇處理能力瓶頸問題。

解決辦法就是對4G基站進行硬件升級。

但升級4G基站是要花錢的,一定有運營商不願意,因此,3GPP就又推出了兩種選項——選項3a和3x。

2. 選項3a

選項3a和選項3的差別在于,不再讓4G基站鴨梨山大,4G和5G數據流量不再通過4G基站分流和聚合,而是用戶面各自直通4G核心網,僅控制面錨定于4G基站。

選項3a雖然減輕了4G基站的負擔,也不用花很多錢對4G基站進行硬件升級,但存在新的缺點。

首先,在用戶面上4G基站和5G基站各自直連4G核心網,兩者之間沒有X2接口互聯,這意味著兩者將各自爲陣單獨承載4G和5G,沒有負荷共享,比如可能4G基站只承載VoLTE語音流量,而5G基站只承載上網流量。

同時,當手機從5G基站“切換”到4G基站時,需要核心網進行S1(基站與核心網之間的接口) Path Switch,所以存在一點點“切換”時延。

3. 選項3x

選項3x可以看成是選項3和選項a的合體。

在選項3x下,控制面依然錨定4G,但在用戶面5G基站連接4G核心網,用戶數據流量的分流和聚合也在5G基站處完成,要麽直接傳送到終端,要麽通過X2接口將部分數據轉發到4G基站再傳送到終端。

選項3x架構面向未來,它即解決了選項3架構下4G基站的性能瓶頸問題,無需對原有的4G基站進行硬件升級,也解決了選項3a架構下4G和5G基站各自爲陣的問題。

對于一些低速數據流,比如VoLTE,還可以從4G核心網直接傳送到4G基站。

目前爲止,大多數運營商選擇了選項3x。

選項2

選項2就是5G基站與5G核心網獨立組網,一次性將5G核心網和接入網一起“打包”邁進5G時代。

在非獨立組網下,5G與4G在接入網級互通,互連更複雜。而在選項2獨立組網下,5G網絡獨立于4G網絡,5G與4G僅在核心網級互通,互連簡單。

▲選項2架構下,4G網絡與5G網絡在核心網級互聯互通

但問題是,與選項3系列依托于4G成熟的網絡和生態規模優勢不同,運營商一旦選擇從選項2開始建網,就意味著需大規模投資建設一張獨立的5G網絡,在早期5G新用例還未爆發的現狀下,這要求運營商需平衡好4G資産保護和5G建網投入。

選項7系列

選項7系列包括7、7a和7x三個子選項,類似于選項3,可以把它看成是選項3系列的升級版,只是選項3系列連接4G核心網,而選項7系列則連接5G核心網,NR和LTE均遷移到新的5G核心網。

選項4系列

選項4系列包括4和4a兩個子選項。在選項4系列下,4G基站和5G基站共用5G核心網,5G基站爲主站,4G基站爲從站。

選項4系列要求一個全覆蓋的5G網絡,因而采用小于1GHz頻段來部署5G的運營商比較青睐這種部署方式。

選項5

選項5將4G基站連接到5G核心網,與選項7類似,但沒有與NR的雙連接。

選擇選項5的運營商非常看重5G核心網的雲原生能力,比如英國運營商Three就計劃提前將4G核心網遷移至5G核心網,以幫助一些企業專網提早接入其5G核心網,爲他們提供靈活的網絡切片服務,以及希望盡早爲消費者提供雲遊戲服務等。