1 5G共建共享戰(zhàn)略和意義

    目前,，5G運(yùn)營商面臨著通信網(wǎng)絡(luò)智能化和運(yùn)營智慧化的要求^[1-2]，迫切需要降低5G建設(shè)和運(yùn)營成本,。同時(shí),，5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)面臨著兩方面的挑戰(zhàn)。首先,，部署5G的頻段相對(duì)4G有所提高(5G頻段高),。雖然5G引入了大規(guī)模天線(Massive MIMO)技術(shù)^[3]，但受限于上行覆蓋的短板,，單站覆蓋距離收縮了,。單站覆蓋收縮情況下，連片覆蓋場景下站點(diǎn)數(shù)量的增加就成為必然,，5G建設(shè)投資巨大(CAPEX巨大),，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)營商潛在建設(shè)成本的提高。其次,，為了滿足未來5G業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)流量的需求,，5G需要使用更多的頻譜資源以及更大的系統(tǒng)帶寬,，5G基站數(shù)量的成倍增長、大規(guī)模多輸入多輸出(Massive MIMO)技術(shù)的引進(jìn)使得AAU通道數(shù)多達(dá)64個(gè)之多,，在給網(wǎng)絡(luò)性能帶來提升的同時(shí),，也帶來了5G基站設(shè)備能耗大幅增加^[4]，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)營商運(yùn)維成本增加,。在運(yùn)營商經(jīng)營壓力與日俱增的情況下,，為了降低5G的總體成本，運(yùn)營商之間的5G網(wǎng)絡(luò)共建共享無疑是解決投資成本,、運(yùn)維成本過高和降本增效的有效解決方案,。

    國外運(yùn)營商也面臨著類似情況：國外電信市場上運(yùn)營商數(shù)量較多，建設(shè)與運(yùn)營成本成為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營中的重要考量因素,?；诮档统杀究紤]，很多運(yùn)營商需要進(jìn)行共建共享,。研究國外電信共建共享模式,，借鑒其經(jīng)驗(yàn)存在必要性^[5]。

    英國運(yùn)營商C和D分別為該國第二,、第三大運(yùn)營商,，面臨第一大運(yùn)營商的競爭壓力非常大。為迅速實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋,，兩家運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)部署方案為LTE站點(diǎn)全部共建共享,，即：將英國劃分為東部和西部兩大區(qū)域，由2家分別部署eNodeB,，核心網(wǎng)獨(dú)立,，涉及頻段包括800 MHz和1 800 MHz(兩段頻率兩個(gè)運(yùn)營商均占有資源)。eNodeB配置運(yùn)營商C和D兩家頻段,，采用獨(dú)立載頻共享方案,，兩個(gè)運(yùn)營商各自采用自有品牌獨(dú)立運(yùn)營。

    瑞典運(yùn)營商E與F分別為瑞典第二和第三大運(yùn)營商,，第一大運(yùn)營商在2009年底首先開始商用LTE,，以先發(fā)優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)了市場。后進(jìn)運(yùn)營商E和F為了減輕競爭壓力,，實(shí)現(xiàn)LTE快速部署上市,、降低投資和運(yùn)營成本，聯(lián)合成立合資公司,，專門負(fù)責(zé)管理LTE網(wǎng)絡(luò),，將瑞典等分為4個(gè)區(qū)域，由運(yùn)營商E和F分別建設(shè)LTE站點(diǎn)，并將LTE站點(diǎn)和頻譜歸屬合資公司,。合資公司不直接運(yùn)營網(wǎng)絡(luò),，通過將LTE站點(diǎn)以共載頻共享方式租給運(yùn)營商E和F，根據(jù)流量獨(dú)立結(jié)算,，而運(yùn)營商E和F通過共享載波使用各自品牌運(yùn)營LTE業(yè)務(wù),。

    因此，無論從內(nèi)部矛盾進(jìn)行剖析,，還是從國際上的經(jīng)驗(yàn)來看,，5G共建共享勢(shì)在必行。需要積極探索5G網(wǎng)絡(luò)共建共享技術(shù)和方案,，通過“創(chuàng)新,、開放、共享”的方式,，打造“全國性5G網(wǎng)絡(luò)，滿足不同地區(qū),、不同發(fā)展需求”,。

2 5G共建共享方式

    基于運(yùn)營商的深度合作和網(wǎng)絡(luò)共享技術(shù)涉及的技術(shù)手段，網(wǎng)絡(luò)共享方式包括以下幾種：站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的共享,、漫游,、MOCN(載波是否共享兩種方式)和GWCN(也分為載波是否共享兩種方式)，如圖1所示,。3GPP R15標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了漫游和MOCN兩種共享技術(shù),。由于目前3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)中不支持GWCN共享方式，因此本文對(duì)GWCN共享方式不作詳細(xì)描述,。

    基礎(chǔ)設(shè)施的共享不涉及物理設(shè)備的共享,，而其余幾種都可以共享接入網(wǎng)的物理設(shè)備。隨著共享資源比例的提高,，CAPEX逐漸降低,，但同時(shí)部署可控性、運(yùn)營商之間的協(xié)調(diào)復(fù)雜度上升^[3],。

2.1 站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的共享

    站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的共享是比較常見的方式,，從鐵塔到機(jī)房，從電源到方艙,，這些東西都可以進(jìn)行共享,，但是每一個(gè)運(yùn)營商的具體網(wǎng)元，BBU,、AAU,、RRU這些設(shè)備，還都是獨(dú)立運(yùn)營的，網(wǎng)管,、核心網(wǎng)也都完全獨(dú)立,，平常的網(wǎng)絡(luò)操作也不需要協(xié)同配合?；A(chǔ)設(shè)施的共享主要解決選址困難問題,，是最常見的網(wǎng)絡(luò)共享方式，多個(gè)運(yùn)營商共用站址,、機(jī)房,、傳輸和塔臺(tái)等。優(yōu)點(diǎn)是基礎(chǔ)物理設(shè)備成本降低,，各運(yùn)營商無線設(shè)備獨(dú)立,，操作維護(hù)簡單，不涉及具體網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,，但是供電和傳輸是多套運(yùn)營商設(shè)備的疊加,。

2.2 漫游

    漫游也是最常見的網(wǎng)絡(luò)共享方案，國與國之間,、運(yùn)營商區(qū)域與區(qū)域之間,，最常見的共享方式就是漫游。漫游方式的共享一般是兩個(gè)或多個(gè)運(yùn)營商在一個(gè)國家的部分區(qū)域部署整個(gè)網(wǎng)絡(luò),，在沒有部署自有網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域則與其他運(yùn)營商簽署漫游共享協(xié)議,。在自有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地區(qū)中，用戶接入歸屬網(wǎng)絡(luò),；在自有網(wǎng)絡(luò)覆蓋以外的地方,，則允許用戶接入簽有漫游共享協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)點(diǎn)是漫游場景時(shí)所有的非主運(yùn)營商需要與主運(yùn)營商的核心網(wǎng)對(duì)接,，通過對(duì)接的接口和主運(yùn)營商共享某一區(qū)域的接入網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備,。在運(yùn)營商A和運(yùn)營商B彼此的獨(dú)立區(qū)域內(nèi)，是完全不相干的兩張網(wǎng)絡(luò),，運(yùn)營商之間的耦合性低,，操作及運(yùn)維簡單，在對(duì)方區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量則完全取決于合同簽訂的具體情況,。通過漫游,，可以給客戶帶來很大方便。但是在用戶漫游期間,，要受到當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的控制,，自主性受損。特別是NSA建網(wǎng)階段采用異網(wǎng)漫游會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜,，與國際漫游相比有非常大的差異：異網(wǎng)漫游區(qū)內(nèi)有本網(wǎng)的2/3/4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋,，需網(wǎng)絡(luò)側(cè)來控制5G與4G用戶的行為(5G用戶漫游,，非5G用戶不漫游)，此種方式存在以下難點(diǎn)：

    (1)網(wǎng)絡(luò)改造比較大：無線網(wǎng)共享之外,，核心網(wǎng)需要改造升級(jí),，核心網(wǎng)部分網(wǎng)元需要擴(kuò)容；

    (2)業(yè)務(wù)支持難度大：用戶體驗(yàn)受影響,，表現(xiàn)在上網(wǎng)時(shí)延增加,，用戶從漫游區(qū)回到歸屬網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)導(dǎo)致掉話；

    (3)現(xiàn)網(wǎng)容量負(fù)荷變重：本質(zhì)上屬于無線共享載波模式,，所以導(dǎo)致承建方4G網(wǎng)絡(luò)日趨重載,，用戶體驗(yàn)可能下降；

    (4)用戶服務(wù)異常復(fù)雜：涉及多類區(qū)域,、多種場景,、不同故障的交叉組合，故障分析處置流程和難度加大,，可能影響用戶體驗(yàn),。

2.3 MOCN

    MOCN(Multi-Operator Core Network)模式^[6]，是指一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)(RAN)可以連接到多個(gè)運(yùn)營商核心網(wǎng)節(jié)點(diǎn),，可以由多個(gè)運(yùn)營商合作共建RAN,，也可以是其中一個(gè)運(yùn)營商單獨(dú)建設(shè)RAN，而其他運(yùn)營商租用該運(yùn)營商的RAN網(wǎng)絡(luò),。MOCN共享網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，根據(jù)載波是否共享又分為獨(dú)立載波(MORAN)網(wǎng)絡(luò)共享和共享載波網(wǎng)絡(luò)共享,。獨(dú)立載波共享時(shí),，BBU共享對(duì)接同廠家RRU/AAU，RRU/AAU各運(yùn)營商獨(dú)立,，各載波獨(dú)立配置和管理,，無線側(cè)gNB內(nèi)部，使用邏輯上獨(dú)立的不同小區(qū)提供給多個(gè)運(yùn)營商進(jìn)行獨(dú)立使用,；共享載波共享時(shí),，BBU、RRU/AAU均共享,，站點(diǎn)側(cè)RAN設(shè)備全共享,，共享不同運(yùn)營商的某段或某幾段載波，形成一個(gè)連續(xù)大帶寬的共享載波,，可進(jìn)一步降低基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備費(fèi)用,。優(yōu)點(diǎn)：MOCN為共享載波共享方式，共享RAN側(cè)全部設(shè)備,，包括BBU,、RRU和AAU,，通過共享多個(gè)運(yùn)營商的小段共享載波來組成一個(gè)大帶寬的連續(xù)共享載波，與基礎(chǔ)設(shè)施共享相比進(jìn)一步降低了費(fèi)用,。缺點(diǎn)：運(yùn)營商之間的耦合度高,，協(xié)調(diào)和管理成本高，動(dòng)態(tài)資源分配,，難以保障資源可用性,，移動(dòng)性管理復(fù)雜，同時(shí)需要足夠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和計(jì)費(fèi)策略,，從而支持根據(jù)資源使用狀況分?jǐn)傎M(fèi)用,。

    該方案主要特點(diǎn)是：基站共享，雙上聯(lián)接入各自核心網(wǎng),，物理上一個(gè)基站,，邏輯上兩個(gè)基站，承載網(wǎng)共享,、互通,，核心網(wǎng)、IT系統(tǒng)等基本無變化,，網(wǎng)絡(luò)的共享基本在無線側(cè),，只是在NSA共享階段存在4G和5G需同時(shí)共享，全球無應(yīng)用案例,。

    綜上所述,，異網(wǎng)漫游與接入網(wǎng)共享方式對(duì)比如表1所示。

    綜合比較,，5G無線接入網(wǎng)共享方案成為當(dāng)前各國運(yùn)營商選擇的主流方案,。

3 5G無線接入網(wǎng)共享技術(shù)

    5G接入網(wǎng)共建共享分NSA共建共享和SA共建共享兩個(gè)階段，每個(gè)階段都有各自的技術(shù)方案,。

3.1 5G NSA共享技術(shù)方案

    對(duì)于5G NSA共建共享,，可分為3種技術(shù)方案：（1）雙錨點(diǎn)技術(shù)方案；（2）單錨點(diǎn)共享載波技術(shù)方案,；（3）單錨點(diǎn)獨(dú)立載波技術(shù)方案,，如圖2所示。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看,，這3種共建共享方案共同點(diǎn)是5G NSA基站是共享的,。而4G錨站可以共享，也可以不共享,，但4G錨點(diǎn)站需要連接到雙方的4G核心網(wǎng),，同時(shí)5G NSA基站也需要都連接到雙方的4G核心網(wǎng)。

    5G NSA共建共享3種技術(shù)方案特點(diǎn)和場景選擇標(biāo)準(zhǔn)如表2所示,。

3.2 5G SA共享技術(shù)方案

    相對(duì)于5G NSA共享,，5G SA共享[7]網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單,，僅需5G基站連接到雙方的5G核心網(wǎng)即可，如圖3所示,。5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與4G網(wǎng)絡(luò)解耦,，無需各種復(fù)雜的錨點(diǎn)協(xié)同方案，5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化簡單,，減少30%的錨點(diǎn)優(yōu)化工作量,，體驗(yàn)保障簡單，4G/5G相互不影響對(duì)方體驗(yàn),。

3.3 5G接入網(wǎng)共建共享演進(jìn)路線

    運(yùn)營商A和運(yùn)營商B共建共享5G無線接入網(wǎng),，初期實(shí)現(xiàn)NSA共享，以SA為目標(biāo),，過程中經(jīng)歷NSA/SA雙模共建共享階段,，具體演進(jìn)路線如圖4所示。特別需要注意的是,，NSA單模終端的規(guī)模將會(huì)影響雙模共建共享階段,。在NSA共建共享階段采用option3X架構(gòu)，采用接入網(wǎng)共享,，MOCN方式,。NSA/SA雙模共建共享方案采用option3X+option2架構(gòu)，SA共享階段采用option2架構(gòu),。在演進(jìn)過程中,，無線部分硬件不動(dòng)、軟件升級(jí)即可,。

3.4 5G接入網(wǎng)共建共享網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和站點(diǎn)建設(shè)

    5G接入網(wǎng)共建共享網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程分為兩個(gè)階段：目標(biāo)確認(rèn)和網(wǎng)絡(luò)評(píng)估,、站點(diǎn)選擇和方案輸出，并涵蓋6個(gè)環(huán)節(jié),。

    (1)目標(biāo)確認(rèn)和網(wǎng)絡(luò)評(píng)估，是制作方案前的準(zhǔn)備階段,，通過現(xiàn)網(wǎng)各項(xiàng)信息的收集,、分析和多方溝通工作，確認(rèn)本地共享共建的目標(biāo),、區(qū)域,、錨點(diǎn)策略以及現(xiàn)網(wǎng)覆蓋情況；包含需求分析,、價(jià)值區(qū)識(shí)別和覆蓋分析3個(gè)環(huán)節(jié),。

    (2)站點(diǎn)選擇和方案輸出，是網(wǎng)規(guī)方案具體制作階段,，根據(jù)共享共建策略和選址原則,，完成4G/5G站點(diǎn)選擇,、RF設(shè)計(jì)和參數(shù)規(guī)劃等工作，輸出網(wǎng)規(guī)方案,；包含5G站點(diǎn)選擇,、覆蓋效果評(píng)估和參數(shù)規(guī)劃3個(gè)環(huán)節(jié)。

    5G NSA共享共建網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,，需要關(guān)注錨點(diǎn)規(guī)劃方案和NR站點(diǎn)選擇兩個(gè)方面,。

    (1)錨點(diǎn)規(guī)劃方案：根據(jù)各頻段站點(diǎn)規(guī)模和覆蓋情況，選擇使用2.1G獨(dú)立載波,、1.8G共享載波或雙錨點(diǎn)方案,。對(duì)2.1G方案，還需要根據(jù)本地頻點(diǎn)的具體使用情況,，協(xié)商共享共建錨點(diǎn)的具體頻點(diǎn)和帶寬,。錨點(diǎn)層網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原則是覆蓋連續(xù)，容量不影響現(xiàn)網(wǎng)用戶感知,。

    (2)NR站點(diǎn)選擇：總體原則是以承建方為主,，綜合利用各類候選站址，合理控制站間距,，保證網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理,。NR站點(diǎn)規(guī)劃分為3個(gè)大步驟：覆蓋評(píng)估、站點(diǎn)選擇和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,。NR站點(diǎn)選擇是站點(diǎn)規(guī)劃的關(guān)鍵動(dòng)作,，首先根據(jù)小區(qū)冗余評(píng)估，優(yōu)化現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)選擇,；然后根據(jù)弱覆蓋聚類,，完成場景化站點(diǎn)增補(bǔ)。最新方式可以引入機(jī)器學(xué)習(xí)等有效手段,，根據(jù)工程參數(shù),、已有MR覆蓋、地圖信息等數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的NR站點(diǎn)選擇,。

3.5 4G/5G配合和協(xié)同

    共建共享初期采用NSA共享，4G/5G的配合與協(xié)同也尤為重要,。由于NSA共享架構(gòu)的定位是初期的快速部署與過渡,，因此應(yīng)盡可能地減少NSA網(wǎng)絡(luò)對(duì)雙方4G網(wǎng)絡(luò)的影響。具體原則可考慮如下約束：

    (1)4G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)支持專有頻率優(yōu)先級(jí)功能,，這樣可以通過識(shí)別終端類型下發(fā)針對(duì)5G NSA終端的LTE網(wǎng)絡(luò)的駐留優(yōu)先級(jí),。這樣既可以避免對(duì)現(xiàn)網(wǎng)4G用戶的影響，又可以保證5G NSA終端能夠快速建立5G連接,。

    (2)對(duì)于MOCN的共享方式,，共享方的4G終端用戶從承建方錨點(diǎn)站回到本網(wǎng)的LTE網(wǎng)絡(luò),。這樣可以避免共享方的4G終端過多地占用承建方的LTE網(wǎng)絡(luò)。

    (3)對(duì)于沒有5G NR覆蓋的區(qū)域,，共享方的5G終端用戶從承建方錨點(diǎn)站回到本網(wǎng)的LTE網(wǎng)絡(luò),。在沒有NR覆蓋的區(qū)域，共享方的5G終端用戶駐留在承建方的錨點(diǎn),，相當(dāng)于僅僅占用承建方的LTE網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),，有悖于整體的建設(shè)原則。

3.6 語音解決方案

    共建共享下的語音方案與非共建共享下的語音方案差異不大,，在VoNR成熟前主要還是依托于VoLTE完成語音通話,。而具體的方案基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及共享方式略有差異：

    (1)對(duì)于NSA架構(gòu)的雙錨點(diǎn)以及獨(dú)立載波錨點(diǎn)方案，承建方與共享方的5G終端都可以在各自的4G錨點(diǎn)站上完成語音通話,，不會(huì)影響對(duì)方的4G網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,；

    (2)對(duì)于NSA架構(gòu)的共享載波錨點(diǎn)方案，共享方的5G終端需要回到4G本網(wǎng)完成語音通話,，在通話完成后,，可以通過頻率優(yōu)選再回到承建方的錨點(diǎn)站上；

    (3)對(duì)于SA架構(gòu)的共建共享,，在當(dāng)前階段,，需要完成4G/5G切換回到4G網(wǎng)絡(luò)上完成語音通話，之后再回到5G,。在未來VoNR部署完成后,，就能夠直接在5G網(wǎng)絡(luò)上完成語音通話。

4 結(jié)論

    無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展隨著5G技術(shù)的到來將迎來革命性的變革,。與此同時(shí),，5G技術(shù)本身特性帶來的問題是：(1)5G頻段高，覆蓋能力差需要更高密度的站點(diǎn),。因此建成保障基礎(chǔ)廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)需要更高的設(shè)備CAPEX成本,。(2)5G高帶寬、高功耗,、高站址密度,，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)整體運(yùn)維成本高。因此如何低成本地建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前面臨的主要問題,。

    5G階段共建共享的必要性和戰(zhàn)略意義凸顯。目前有多種共建共享方式,，對(duì)于不同的運(yùn)營商經(jīng)營狀況和網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,，運(yùn)營商可以選擇適合自身發(fā)展的方案。在借鑒國際上的共建共享經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),，針對(duì)目前已有的共建共享方案對(duì)比分析,，對(duì)于中國國內(nèi)運(yùn)營商,，MORAN和 MOCN是相對(duì)符合當(dāng)前國內(nèi)運(yùn)營商發(fā)展目標(biāo)的共享方式。

    從整體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來看,，SA作為目標(biāo)網(wǎng)是行業(yè)內(nèi)達(dá)成的共識(shí),。目前國內(nèi)運(yùn)營商SA網(wǎng)絡(luò)升級(jí)計(jì)劃正在提速，NSA網(wǎng)絡(luò)共享作為中間態(tài)存在的時(shí)間較短,，需要加快SA共建共享應(yīng)用部署,。

    通過對(duì)站點(diǎn)規(guī)劃、錨點(diǎn)應(yīng)用方案,、4G/5G配合協(xié)同,、語音解決方案以及后續(xù)雙模/SA共享網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的應(yīng)用探索，當(dāng)前共建共享方案技術(shù)已成熟,，可以進(jìn)行規(guī)?；纳逃媒ㄔO(shè)。5G共建共享節(jié)省了大量設(shè)備投資,，有效提高了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利用效率,，同時(shí)最大程度地保障了網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)。

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作者信息:

張志榮1，李志軍2,，陳建剛2,，張  新2，朱雪田3

(1.中國電信股份有限公司研究院,，北京102209,；2.中國電信集團(tuán)有限公司，北京100033,；

3.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院,，北京100048)