第 3 章 5G 網絡架構
| 3.4 核心網架構 |
| 3.5 5G 組網部署政策 |
5G 網絡部署有兩種政策：SA（獨立組網）和 NSA（非獨立組網）。如果采用 SA 方式，則将形成一個新的網絡，包括核心網、回程鍊路和新基站；而 NSA 方式則是利用現有的 4G 基礎設施，将 5G 微小站部署在高業務密度區域， 以分流 4G 網絡壓力，滿足激增的移動資料流量需求。
在 3GPP TSG-RAN 第 72 次全體大會上，RP-161266 提出了 12 種 5G 系統整體架構（涉及 8 類 Option），這些架構選項是從核心網和無線角度相結 合進行考慮的，部署場景涵蓋了未來全球營運商部署 5G 商用網絡不同階段的 部署要求，其中，Option1/Option2/ Option5/Option6 為 SA 架構（LTE 與 5G NR 獨 立 部 署 架 構 ），Option3/Option4/Option7/ Option8 為 NSA 架 構 （LTE 與 5G NR 雙連接配接部署架構）。部署架構選項如圖 3-21 所示。
其中，Option1 是傳統 4G 網絡架構，LTE 連接配接 EPC；Option6 是獨立 5G NR，僅連接配接到 EPC；Option8/Option8a 是非獨立 5G NR，僅連接配接到 EPC， 是理論存在的部署場景，不具有實際的部署價值，标準中不予考慮。
Option2/Option3/Option4/Option5/Option7 是 3GPP 标準以及業界重點 關注的 5G 候選組網部署方式，其中，Option3/Option4/Option7 是在 3GPP TR38.801 中重點介紹的 LTE 與 NR 雙連接配接的網絡部署架構選項。
3GPP R12 中已經提出了雙連接配接技術，與傳統 LTE 雙連接配接［有 3 種承 載類型：主小區組（MCG，Master Cell Group）承載、輔小區組（SCG， Secondary Cell Group）承載、MCG 分離承載］相比，LTE-NR 跨系統雙連 接新增了 SCG 分離承載。
MCG 承載是協定棧都位于主節點（MN，Master Node）且僅使用 MN 資 源的承載；SCG 承載是協定棧都位于輔節點（SN，Secondary Node）且僅使 用 SN 資源的承載；分離承載是指協定棧同時位于 MN 和 SN 節點且同時使用 MN 和 SN 資源的承載，MCG 分離承載是指僅 MN 與核心網資料面相連，資料 由 MN 分流至 SN；SCG 分離承載是指僅 SN 與核心網資料面相連，資料由 SN 分流至 MN，具體如圖 3-22 所示。
MCG 分離承載、SCG 承載、SCG 分離承載分别對應 Option3/Option3a/ Option3x 的 3 個部署選項以及 Option7/Option7a/Option7x 的 3 個部署選項， MCG 分離承載、SCG 承載分别對應 Option4/Option4a 的兩個部署選項（不存 在 Option4x 部署選項）。
候選的非獨立部署架構 Option3/Option7/Option4 具體介紹及優劣勢分析 如下。
1．Option3/Option3a/Option3x
Option3/Option3a/Option3x 部署架構如圖 3-23 所示。
LTE 作為 MN 提供連續覆寫（LTE 作為控制面錨點），NR 作為 SN 熱 點區域部署，更新 EPC 核心網，實作增強的業務體驗，NR 的使用者面可以通 過 LTE 與 EPC 間接連接配接。LTE 扮演了與核心網控制面連接配接錨點的角色，全 部的控制信令都是通過 LTE 下發，而使用者面資料通過 LTE 進行承載分離。 Opiton3、Opiton3a 和 Opiton3x 的主要差別在于使用者面路徑不同，使用者面分 别經由 LTE eNB、EPC、NR 進行分流。
優勢：NSA Option3/Option3a/Option3x 标準化完成時間最早，可較早提 供5G高速率，有利于市場宣傳；對NR覆寫無要求，支援5G NR和LTE雙連接配接， 可以帶來流量增益；網絡改動小，建網速度快，投資相對少。
劣勢：該方案可能需要建立 5G NR 與現有 LTE 基站的裝置廠商強綁定； 由于連接配接到 EPC 核心網，無法支援 5G 核心網引入的相關新功能和新業務。
适用場景：LTE eNB 作為 MN，NR gNB 作為 SN，适合于 5G 商用初期 熱點部署，能夠實作 5G 快速商用。
2．Option4/Option4a
Option4/Option4a 部署架構如圖 3-24 所示。
NR 作為 MN 提供連續覆寫（NR 作為控制面錨點），eLTE 作為 SN 提供 流量補充。核心網已經由全新的 5GC 取代，NR 成為 5GC 與 eLTE eNB 控制 面連接配接的錨點，值得注意的是，這裡的 LTE 基站是增強型的 eLTE eNB，可 以通過新空口 NG-U 接入 5GC 中。Opiton4、Option4a 的主要差別在于使用者 面路徑不同，使用者面分别經由 gNB、5GC 進行分流。因 NR 作為 MN 且 NR 帶 寬大于 eLTE，是以，标準架構中沒有考慮 Option4x 架構選項。
優勢：支援 5G NR 和 LTE 雙連接配接，帶來流量增益；引入 5G 核心網，支 持 5G 新功能和新業務。
劣勢：eLTE 涉及現網 LTE 無線的改造量較大，且産業的成熟時間可能會相對較晚；建立 5G NR 可能需要與更新的 eLTE 裝置廠商綁定。
适用場景：NR 作為 MN，eLTE 作為 SN，由 NR 提供連續覆寫，适合于 5G 商用中後期部署場景。
3．Option7/Option7a/Option7x
Option7/Option7a/Option 7x 部署架構如圖 3-25 所示。
eLTE 作為 MN 提供連續覆寫（eLTE 作為控制面錨點），NR 作為 SN 在熱點區域部署；LTE 基站更新改造為 eLTE 接入 5G 核心網，這種方式是 Option4/4a 的變體，差別在于控制面連接配接錨點的功能改由 eLTE eNB 承擔。 Opiton7、Option7a 和 Option7x 的主要差別在于使用者面路徑不同，使用者面分别 經由 LTE eNB、5GC、NR 進行分流。
優勢：對 NR 覆寫無要求，能夠有效利用現有大規模 LTE 資源；支援 5G NR和LTE雙連接配接，帶來流量增益；引入5G核心網，支援5GC新功能和新業務。
劣勢：eLTE 是指通過更新改造連接配接到 5G 核心網的演進 LTE 基站，涉及 LTE 基站的改造量較大，并可能涉及硬體的改造或替換（需提升容量及峰值速 率、降低延遲時間，并需要更新協定棧、支援 5G QoS 等），且産業的成熟時間可能 會相對較晚；建立 5G NR 可能需要與更新的 eLTE 裝置廠商綁定。
适用場景：eLTE 作為 MN，NR 作為 SN，适合于 5G 部署初期及中期場景， 由更新後的 eLTE 基站提供連續覆寫，NR 作 為熱點覆寫提高容量。
候選的獨立部署架構選項包括 Option2 和 Option5，如圖 3-26 所示。
1．Option2
Option2 通過部署 NR 接入 5GC，是獨立 5G 架構，也是業界公認的 5G 目标架構。
優勢：一步到位引入 NR 和 5GC，不依賴于現有4G網絡，演進路徑最短；全新的NR和5GC，能夠實作全部的5G新特性， 能夠支援 5G 網絡引入的所有相關新功能和新業務。
劣勢：5G 頻點相對 LTE 較高，初期部署難以實作連續覆寫，會存在大量 的 NR 與 LTE 系統間切換；初期部署成本相對較高，無法有效利用現有 LTE 基站資源。
适用場景：該架構作為 5G 系統的目标架構和最終形态，适合在整個 5G 商 用周期内進行部署。
2．Option5
在 Option5 方案中，LTE 需要更新改造為 eLTE，接入 5G 核心網。
優勢：能夠有效利用現有大規模 LTE 資源。
劣勢：eLTE 涉及現網 LTE 無線的改造量相對較大；更新現網 LTE 為 eLTE，綁定廠商。
Option2 與 Option5 比較。兩者的主要差别在于空口層面，5G NR 采用新 型波形和多址、新的幀結構、新的信道編碼等技術，能實作更高速率、更低時 延和更高效率，改造後的 eLTE 與 NR 相比在峰值速率、時延、容量等方面依 然有明顯差别。NR 底層的優化和後續的演進，eLTE 都不一定支援。是以，不 推薦現網部署 Option5 架構。
從包括核心網和無線連接配接、覆寫方式、提供的業務和功能、互操作和切換、 終端和協定等多個方面，對于重點部署架構選項 Option3/Option7/Option4/ Option2 進行歸納總結，具體見表 3-1。
根據營運商 5G 商用部署進度計劃、可用頻譜資源、終端和産業鍊成熟情況、 總體建網成本等，營運商可以選擇不同的組網部署演進路線。由于 NSA 标準化 完成時間早于獨立部署，是以，營運商可以選擇優先部署 5G 無線網絡，或 SA 成熟時直接部署 NR 和 5GC。SA Option2 部署架構作為 5G 部署的終極目标架 構，總體可以歸納為兩大類部署演進路線，如圖 3-27 所示，每大類又可以細 分為多個典型的遷移路徑供選擇。
1．5G 商用初期直接選擇獨立部署架構
遷移路徑一（一步走方案）：Option1 → Option 2。
Option1 → Option2，如 5G 建設初期具備直接部署 Option2 的條件，則可 以一步到位，建立 NR，接入建立的 5GC 中，能夠展現 5G 網絡全部性能優勢；不需要改動現網 LTE/EPC（需要支援 N26 接口互操作）。
5G 建網初期實作 5G NR 連續覆寫難度較大，成本較高。
2．5G 商用初期選擇非獨立部署架構，再向獨立部署架構演進
遷 移 路 徑 二（ 分 步 走 方 案 ）：Option1 → Option3x →（Option7x） → （Option4）→ Option2。
采用非獨立部署可以有 Option3/Option7/ Option4 共 3 種部署方式，不同 組合方式下的遷移路徑可能有多種選擇，可以根據營運商具體情況進行合理選 擇，最終演進到 Option2 目标架構。
5G NR 優先引入，基于 NSA Option3 開始部署，更新 EPC 為 EPC+； 後續引入 5GC，可選部署 Option7x/Option4；可同時部署多個 Option，如 Option3x（滿足 eMBB 需求）+ Option2（熱點部署，滿足部分垂直行業需求）； 終端形态較多，需要支援多種制式。
部署 Option3x。5G 商用部署的頻率（6GHz 以下頻段主要是 3.5GHz 和 4.8GHz）相比 LTE 頻率（2.6GHz 頻段）會高，是以，NR 覆寫範圍相比 LTE 會有所減小。5G 商用初期主要為了滿足 eMBB 業務需求，可以充分利用現有 LTE 無線和 EPC 實作連續覆寫和移動性，NR 覆寫提升使用者面容量。
可選部署Option7/Option7a/Option7x。可以在Option3/Option3a/Option3x 部署後遷移到 Option7/Option7a/Option7x，将 LTE 更新到 eLTE，建立 5G 核心網；也可以直接在 5G 商用初期跳過 Option3/3a/3x 直接部署 Option7/ Option7a/Option7x。該方案的優勢在于，在利用 eLTE 廣覆寫優勢的同時， 可以使用 5G 核心網的相關進階特性。
可選部署 Option4/Option4a。Option4/Option4a 部署架構有較大可能 在 5G 部署中後期采用，随着 5G NR 逐漸實作連續覆寫，同時又可以将現網 eLTE 利用起來作為容量補充。
由非獨立部署架構演進到獨立部署架構的可選路徑示意如圖 3-28 所示， 5G NR 逐漸由熱點覆寫演進到 5G NR 連續覆寫，實作 5G 獨立組網架構。
SA 架構 Option2 是 5G 網絡建設的終極目标，能夠展現 5G 的全部技術優 勢并提供全部的 5G 網絡服務，NSA 架構作為 5G 部署的演進過程，最大優勢 是能夠在演進過程中充分利用現有 LTE 網絡資源，并能夠實作快速部署。但在 建網過程中也應盡量避免過長的 5G 整體演進路線，需要對網絡進行頻繁更新 和改造才能得到 SA，整體投資成本也會更高。
基于 5G 整體網絡部署演進路線選擇，核心網專業有兩種部署方式選擇： 如果采用 Option3/Option3a/Option3x 部署架構，需要将現網 EPC 更新為 5G NSA，如果采用其他部署架構選項（Option2、Option4/Option4a、Option5、 Option7/Option7a/Option7x），則均需建立 5G 核心網。
1．EPC 更新為 5G NSA
如果采用 Option3/Option3a/Option3x 部署架構，需要對 EPC 進行軟體 更新（含 MME、SAE-GW、PCRF、HSS、CG 等網元），主要包含支援雙連接配接、 QoS 擴充、5G 簽約擴充、NR 接入限制、計費擴充等方面。
為實作統一的資料管理和政策管理，需要對現網全部 HSS、PCRF 進行升 級，為盡量減少對于現網無線 LTE 基站的更新改造，建議更新 POOL 内全部 MME 裝置，可按需更新改造部分 SAE-GW 裝置（MME 和 DNS 根據 UENR-CAPABILITY 為 5G-ENABLED 的 UE 選擇 NSA-GW）支援 5G NSA 功能及 5G 大資料帶寬，并按需更新部分 CG 裝置。
雲化的 5G NSA 核心網後續可以進一步平滑演進到 5G 核心網。
2．引入 5G 核心網
5G 核心網采用服務化架構、支援網絡切片、分布式部署、需基于 NFV 雲 化形式部署。基于雲化建立方式及 VEPC 向上更新方式，部署 AMF、SMF、 PCF、UPF、UDM、NEF、NRF、NSSF 等 5GC 網絡功能，如圖 3-29 所示。
基于不換卡不換号原則，為實作統一的資料管理和政策管理，5G 核心網引 入之初，需要首先考慮實作融合 UDM/HSS、融合 PCF/PCRF，涉及現網存量HSS 和 PCRF 裝置。
部署融合 SMF/PGW-C 實作統一會話管理錨點，部署融合 UPF/PGW-U， 實作統一使用者面的錨點，保證業務連續性。AMF 和 MME 之間通過 N26 接口 進行控制面互通，傳遞上下文等互操作資訊，以實作5G核心網與EPC的互操作。
3．5G 核心網與 EPC 融合演進，實作統一核心網
5G 部署中後期，随着 5G 業務發展及傳統 EPC 裝置的老舊退網，核心網 逐漸實作全雲化，EPC 逐漸向 5G 核心網遷移。EPC 和 5G 核心網能夠部署在 相同的雲化基礎設施上，VEPC 向上更新支援相應 5G 核心網功能，建立 5G 核 心網向下相容相應 EPC 網元功能，最終實作統一融合核心網，通過網絡切片滿 足三大業務場景需求。5G 與 EPC 融合核心網同時支援 NSA 和 SA 多種接入方 式，具體如圖 3-30 所示。
5G 網絡選擇獨立部署還是非獨立部署及演進路線，是各營運商在引入 5G 網絡時必須面臨的關鍵問題。各營運商應根據自身網絡情況、5G 商用部署時間 計劃、終端及晶片産業鍊支援情況、頻率資源和覆寫政策、建網成本等多方面 關鍵因素進行權衡考慮，選擇适合自身的 5G 整體演進路線，為使用者提供更優 質的網絡服務。
| 3.6 5G 網絡重構關鍵技術 |