蜂窝通信系统主要包含两部分:无线接入网(Radio Access Network,RAN)和核心网(Core Network)。无线接入网主要由基站组成,为用户提供无线接入功能。核心网则主要为用户提供互联网接入服务和相应的管理功能等。在4G LTE系统中,基站和核心网分别叫做eNB(Evolved Node B)和EPC(Evolved Packet Core)。在5G系统中,基站叫做gNB(哥牛逼),无线接入网称为NR(New Radio),核心网叫做NGC (NextGeneration Core)。

  目前,4G LTE网络的部署非常广泛,(在发达国家)几乎可以与GSM的覆盖相比拟。而此时,5G的标准化正在如火如荼的进行。运营商部署5G网络不可能是一蹴而就的,必定是逐步部署。这样才能避免短期内的高投入,也能有效的降低部署风险。
  以LTE网络为基础,5G一共有以下8种部署方式。
  LTE目前的部署方式,由LTE的核心网和基站组成。5G的部署便是以此为基础。
  5G网络部署的最终目标之一,完全由gNB和NGC组成。要想在LTE系统(Option1)的基础上演进到Option2,需要完全替代LTE系统的基站和核心网,同时还得保证覆盖和移动性管理等。部署耗资巨大,很难一步完成。
  先演进无线接入网,而保持LTE系统核心网不动,即eNB和gNB都连接至EPC。先演进无线网络可以有效降低初期的部署成本。Option3包含3种模式,即Option3、Option3a和Option3x。
  Option3:所有的控制面信令都经由eNB转发,eNB将数据分流给gNB
  Option3a:所有的控制面信令都经由eNB转发,EPC将数据分流至gNB
  Option3x:所有的控制面信令都经由eNB转发,gNB可将数据分流至eNB
  此场景以eNB为主基站,所有的控制面信令都经由eNB转发。LTE eNB与NR gNB采用双链接的形式为用户提供高数据速率服务。此方案可以部署在热点区域,增加系统的容量的吞吐率。
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  Option4同时引入了NGC和gNB。但是gNB没有直接替代eNB,而是采取“兼容并举”的方式部署。在此场景中,核心网采用5G的NGC,eNB和gNB都连接至NGC。类似地,Option4也包含两种模式:Option4和Option4a。
  Option4:所有的控制面信令都经由gNB转发, gNB将数据分流给eNB
  Option4a:所有的控制面信令都经由gNB转发,NGC将数据分流至eNB
  与Option3不同,此场景以gNB为主基站。LTE eNB与NR gNB采用双链接的形式为用户提供高数据速率服务。LTE网络可以保证广覆盖,而5G系统能部署在热点区域提高系统容量和吞吐率。
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  “混搭模式”,LTE系统的eNB连接至5G的核心网NGC。可以理解为首先部署了5G的核心网NGC,并在NGC中实现了LTE EPC的功能,之后再逐步部署5G无线接入网。
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  另一“混搭”模式,5G gNB连接至4G LTE EPC。可以理解为先部署了5G的无线接入网,但暂时采用了4G LTE EPC。此场景会限制5G系统的部分功能,如网络切片等。
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  同时部署了5G RAN和NGC,但Option7以LTE eNB为主基站。所有的控制面信令都经由eNB转发, LTE eNB与NR gNB采用双链接的形式为用户提供高数据速率服务。此场景包含3种模式:Option7、Option7a和Option7x。
  Option7:所有的控制面信令都经由eNB转发,eNB将数据分流给gNB
  Option7a:所有的控制面信令都经由eNB转发,NGC将数据分流至gNB
  Option7x:所有的控制面信令都经由eNB转发,gNB可将数据分流至eNB
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  目前运营商的LTE网络部署较为广泛,要想从LTE系统升级至5G系统并同时保证良好的覆盖和移动性切换等非常困难。为了加快5G网络的部署同时降低5G网络初期的部署成本,各个运营商需要根据自身网络的特点,制定相应的演进计划。
  演进计划都是从Option1(LTE RAN + EPC)开始,终极目标是5G的全覆盖(Option2)。各个运营商的演进计划各有不同,我以中国移动向3GPP提交的提案中的方案为例给家介绍。
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  Option1:LTE/EPC -> Option 2 + Option 5 -> Option 4/4a -> Option 2
  Option2:LTE/EPC -> Option 2 + Option 5 -> Option 2
  Option3:LTE/EPC -> Option 3/3a/3x -> Option 4/4a-> Option 2
  Option4:LTE/EPC -> Option 7/7a -> Option 2
  Option5:LTE/EPC -> Option 3/3a/3x -> Option 1 + Option 2 + Option 7/7a-> Option 2 + Option 5
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  上述演进计划就不一一解释了。基本思路是以LTE/EPC为基础,逐步引入5G RAN和5G NGC。部署初期以双链接为主,LTE用于保证覆盖和切换,热点地区架构5G基站,提高系统的容量和吞吐率。最后再逐步演进,进入全面5G时代。
  当然方案的评估是相当复杂的,运营商需要权衡各种利弊,才能最终抉择最合适的方案。
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  3GPP TR 38.801V14.0.0 (2017-03)
  R3-161809,"Analysis of migration paths towards RAN for new RAT", CMCC
  时间有限,如有表述不当之处,欢迎讨论。


发布日期:2020/3/6
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