深入浅出5G核心网技术
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2.3 5G部署架构

为了从4G LTE顺利过渡到5G,3GPP提出了一个过渡方案—NSA(Non-Stand Alone)部署,即以LTE为锚点,实现NR与LTE双连接。NSA的标准化工作已在2017年12月完成。5G移动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,CN)。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。SA(Stand Alone)部署即5G网络(包括核心网和无线接入网)独立部署,也是5G部署的终极目标,只有SA部署才能满足网络切片、边缘计算等相关需求。

在4G LTE系统中,基站和核心网分别称为eNB(Evolved Node B)和EPC(Evolved Packet Core)。

在5G系统中,基站称为gNB,无线接入网称为NR(New Radio),核心网称为5GC。

3GPP提出了8种5G部署架构,涵盖未来全球运营商5G商用网络在不同阶段的部署需求,如图2-1所示。其中,Option1/2/5/6为SA架构(LTE与5G NR独立部署架构),Option3/4/7/8为NSA架构(LTE与5G NR双连接部署架构)。Option2/3/4/5/7是3GPP标准及业界重点关注的5G部署架构,2017年底完成Option3非独立5G新空口标准,2018年6月完成Option2独立5G新空口标准,2018年底完成Option4和Option7相关标准。

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图2.1 5G部署架构示意图

对8种5G部署架构的具体说明如下。

1.Option1

这是LTE系统目前的部署方式,由LTE系统的核心网和基站组成。5G部署便以此为基础。

2.Option2

这是5G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,必须完全替换LTE系统的基站和核心网,同时要保证覆盖和移动性管理等。这种架构部署耗资巨大,很难一步完成。

3.Option3/3a/3x

这种架构是只演进无线接入网,而保持LTE系统核心网不变,即eNB和gNB都连至EPC。只演进无线接入网可以有效降低初期的部署成本。它包含3种模式,即Option3、Option3a和Option3x。

(1)Option3:所有的控制平面信令都经由eNB转发,eNB将数据分流至gNB。

(2)Option3a:所有的控制平面信令都经由eNB转发,EPC将数据分流至gNB。

(3)Option3x:所有的控制平面信令都经由eNB转发,gNB可将数据分流至eNB。

这种架构以eNB为主基站,所有的控制平面信令都经由eNB转发。LTE eNB与NR gNB采用双连接的形式为用户提供高速数据服务。它可以部署在热点区域,以提高系统容量和吞吐率。

4.Option4/4a

这种架构同时引入NGC和gNB,但是没有直接用gNB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NGC,eNB和gNB都连至NGC。这种架构包含两种模式:Option4和Option4a。

Option4:所有的控制平面信令都经由gNB转发,gNB将数据分流至eNB。

Option4a:所有的控制平面信令都经由gNB转发,NGC将数据分流至eNB。

与Option3不同,这种架构以gNB为主基站。LTE eNB与NR gNB采用双连接的形式为用户提供高速数据服务。LTE系统可以保证广覆盖,而5G系统能部署在热点区域,以提高系统容量和吞吐率。

5.Option5

这种架构是一种“混搭模式”,即LTE系统的eNB连至5G系统的NGC。首先部署5G系统的NGC,并在NGC中实现LTE EPC的功能,之后逐步部署5G无线接入网。

6.Option6

这种架构也是一种“混搭模式”,即5G gNB连至4G LTE EPC。这种架构通常先部署5G无线接入网,但仍采用4G LTE EPC。它会限制5G系统的部分功能,如网络切片等,目前已不再采用。

7.Option7/7a/7x

这种架构同时部署5G RAN和NGC,但以LTE eNB为主基站。所有的控制平面信令都经由eNB转发,LTE eNB与NR gNB采用双连接的形式为用户提供高速数据服务。它包含3种模式:Option7、Option7a和Option7x。

Option7:所有的控制平面信令都经由eNB转发,eNB将数据分流至gNB。

Option7a:所有的控制平面信令都经由eNB转发,NGC将数据分流至gNB。

Option7x:所有的控制平面信令都经由eNB转发,gNB可将数据分流至eNB。

8.Option8/8a

这种架构将eNB、gNB接入4G LTE EPC,也会因核心网限制而无法满足网络切片等需求,目前已不再采用。