2020(Sum. No 215)
2020年第11期
（总第215期）
信息通信
INFORMATION & COMMUNICATIONS
刘海林
阿米多彩
(中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京210019)
摘要：“信息随心至，万物触手及”，5G 是新基建的核心。但是5G 网络部署将是一个逐渐推进的过程,NSA 架构网络中 涉及较多4G/5G 制式并存下系统间的互操作，为更精准高效开展5G 网络问题定位与运营，优化网络质量，文章从NSA 基本原理、4G/5G 协同优化关键点进行研究，重点研究分析了 4G/5G 锚点小区驻留、 南京副教授4G/5G NR 切换和4G/5G 两网之间 参数一致性、X2接口等关键协同优化问题，并结合实践经验，梳理总结NSA 网络的分析流程，为后续4G/5G 协同优化提
供参考依据和优化思路，最大化提升网络性能。
关键词：5G1 ；NSA 架构2；协同优化3；策略研究4；锚点5；中图分类号:TN929.5
文献标识码:B
文章编号：1673-1131(2020)11-0230-03
Research on Optimization Strategy of 4/5G collaborative planning under 5g NSA framework
Liu Hailin
(China Information Consulting&Designing Institute CO,LTD, Nanjing 210019, China)
Abstract : ^Information a finger awa^ everything in touch ”，5G is the core of the new infrastructure. However, 5G network de
ployment will be a gradual process. NSA architecture network involves more interoperability b
etween systems under 4G/5G system coexistence. In order to cany out 5G network problem positioning and operation more accurately and efficiently and op
timize network quality, this paper studies the basic principles of NSA and the key points of 4G/5G collaborative optimization, This paper focuses on the analysis of 4G/5G anchor cell residence, 4G/5G NR handover, parameter consistency between 4G/5G
two networks, X2 interface and other key collaborative optimization problems. Combined with practical experience, this paper summarizes the analysis process of NSA network, and provides reference basis and optimization ideas for subsequent 4G/5G
collaborative optimization, so as to maximize network performance.
Key words:5Gl ; NSA architecture2; Collaborative optimizations ； operational research4; Anchor point5
0引言
“信息随心至，万物触手及”。移动通信发展，从模拟通 信到数字通信，从2G 时代到3G 时代，再到4G 时代，每一 次变革都给人们的生活带来了翻天覆地的变化,5G 万物互
联时代更是如此。在新一代信息技术发展趋势中，5G 是真 正实现物联网的基础技术，已成为新一轮基础设施建设的先
行者。在2020年新冠肺炎流行期间，5G 的丰富应用己开 始显现出迹象,5G 更大的价值在于将云计算、大数据、区块
链、人工智能等数字技术深度融合，促进与各行各业的融合，
从而推动经济社会的数字化转型，对网络强国有帮助。有助 于数字中国与智慧社会的发展。作为数字经济新引擎，5G
一端连接着巨大的投资与需求，另一端连接着不断升级的消
费市场，将推动传统产业转型升级并培育发展新的产业态
势，已成为当今各国争夺的战略高点.2019年6月6日，工
业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通、广电网络
颁发5G 牌照，中国正式进入5G 商业化元年。随着最终完
盖洛普路径
整版本5G 标准R16冻结,5G 规模商用有望在2021年全面
展开。
但是5G 网络部署将是一个渐进的过程,5G 的技术标准
是在不断变化的。我们知道5G 是由3GPP 来制定的标准，
而按照该组织关于5G 技术的规范，未来的5G 网络将在三大
应用场景下使用:eMBB 、uRLLC 、mMTC，三大场景的标准不
是一蹴而就的，它们会通过不同版本的标准来体现，也就是
R15/R16/R17，所以由于版本的演进，在5G 网络中能引入的 新业务也不同，因此商业模式也会根据业务而变化。随着运 营商LTE 的建设，国内通信网络从2/3/4G 共存逐渐过渡到
并统一到LTE 制式下的进程在明显加快。未来很长一段时
间内,4G 和5G 将在通信网络中共存。一是5G 的建设不会
那么快；二是5G 从技术上就是把对应的频段定在超高频，需 与4G 配合组网。正因如此5G 的协议就有两个两种组网方
式,NSAnon-Standalone （非独立组网）和 SAStandalone （独立 组网）。
1面临挑战
NSA 架构网络中涉及较多4G/5G 制式共存下系统间的互 操作，为更精准高效开展5G 网络问题定位与运营，优化网络 质量，需从NSA 基本原理、4G/5G 协同优化关键点进行分析研
究，包括4G/5G 锚点小区驻留、4G/5GNR 切换和4G/5G 两网
之间参数一致性、X2接口等关键协同优化问题。这些问题给 无线网络优化带来挑战，必须结合实践经验，梳理总结NSA 网
络的分析流程，才能为后续4G/5G 协同优化提供参考依据和
优化思路，最大化网络性能。
5G 网络的部署是一个渐进的过程。初期是在现有4G 网络架构的基础上建设部署5G 热点，将5G 无线接入系统连 接到现有的4G 核心网中，以实现5G 系统的快速建设和放号
收稿日期=2020-09-14
作者简介：刘海林（1976-），男，学士，高级工程师，主要研究方向：移动通信网络规划、优化等相关工作。
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商用。5G 核心网络的5GC 完成后,5G 系统即可实现独立组
网。在这种情况下,5G 可以提供更高的服务质量和更高速度 的数据服务。但是，在某些覆盖范围不足的地区，必须使用
4G 系统提供更好的覆盖范围，即4G/5G 必将长期共存。
2 LTE/5G 双连接模式
针对这种多样的5G 部署场景，3GPPRelease-14B，定义了
多种可能的ETE/5G 双连接模式：3/3a/3x,4/4a 和7/7a/7x o
在LTE/5G 双连接模式3/3a/3x 的场景下，协议架构如图
1所示，LTE 和5G 都连接在ETE 核心网上，LTEeNB 总
是作为主eNB （即MeNB ）, 5GgNB 作为从eNB （即SeNB ）,
ETEeNB 和5GgNB 通过Xx 接口连接互连。控制平面上的S1- C 在ITEeNB 上终止。ITE 和5G 之间的控制面信息通过Xx- C 接口交换。数据平面无线承载可以由MeNB 或SeNB 独立 地服务，或者可以同时由MeNB 和SeNB 两者服务。当由
MeNB 服务时，称为MCG 承载（MCG 是由MeNB 控制的服 务小区组），而仅由SeNB 服务时，称为SCG 承载（SCG 是由
SeNB 控制的服务小区组），如图］中模式3a，同时由MeNB 或 者SeNB 服务时称为分离式承载和SCG 分离式承载，如图1
门槛人口
中模式3和模式3x,
楔式4
模式4a
ING
厂
MCG Beaier Split Bearer
I . I NG I ... I SCG Bearer
Xn
1
X X
| NR PDCP |
| NRPDCP |—；| PDCP ]
” 1_1| NRRLC |
| NRRLC |
RLC | i | RLC
1 1
1 1 1NRMAC
彎c 11
丿
gNB
J 札碍eNB
丿
图］双连接模式3/3a/3x 协谏架构
随着5G 核心网的部署,ETE 和5G 融合方式是将演进的
LTE （eLTE, enhanced ） eNB 连接到5G 核心网上。在此场景中，3GPP 根据MeNB 是eETEeNB 还是5GgNB 定义了两种不同 的ETE/5G 双连接模式。一种模式是5GgNB 作为菜单，称为 模式4/4a 。协议架构如图2所示。另一种模式使用eETEeNB 作为MeNB，称为mode7/7a/7x，其协议架构如图3所示。双连
接模式7/7a/7x 和双连接模式3/3a/3x 在协议体系结构上有很
大不同。类似的，区别在于核心网是5G 核心网还是LIE 核心
网。
图3模式7/7a/7x 的协议架构
3GPP 定义了多种ETE/5G 双连接模式。一方面，它为运
营商的网络部署带来了更大的灵活性，尤其是LTE 和5G 的集 成网络。另一方面，这也增加了实现的复杂性。多数设
备厂商会根据不同运营商5G 网络部署的路标，选择双网连接
方式进行支撑，并逐步演进，但要实现LTE 和5G 双网连接，还 有很多关键技术需要突破，如LTE/5G 双连接建立和触发机
制、分离承载数据的分配和XX 接口的流量控制、ETE 或5G
无线链路故障的异常处理、双连接下的终端移动性管理等,SA
具有4G 转换少、一步到位的优点。无二次改造成本,5G 和4G
厂商之间灵活联网，端到端5G 易于拓展垂直产业;NSA 优势
在于对核心网及传输网新建/改造难度低，对5G 连续覆盖要
求压力小，目前国际运营商多选择NSA，两者的对比情况见下
表：
对tl 匕维度
SA
NSA
基本性能
终端吞吐量
上行峰值速率优（终端5G 双发，
SA 比N 5A 优87%）
下行峰值速率优（4G/5G 双连
接，NSA 比SA 优7%）上行边缘速率低（后续可增强）
上行边缘速率优（％其泉FDD 为锚点时）
覆盖性能初期5G 连续覆盖压力大同4G
业隽连续性
略差：初期未连续覆盖时，
4G/5G 蔡统间切换多
较优：同4G，不涉及4G/5G 蔡统间切换
语音湖
方案
Vo5G 或者回落至4G VoLTE 4G VoLTE
性能Vo5Gt4能取决于5G 覆盖水平，VoLTE 性能同4G
同4G
对4碑网 改造
无线网
改造较小：4硏级支持与5G 互
擾作，配置5G 邻区
改造较大：且未来升级SA 不 能复用，存在二次改造
核心网
改造小：升级支持^5G 互操作
改造较小：方案一升级支持
5臨入，需扩容；方案二新 建虚拟化设备，可升级支持
5嗓核心网
5G 实施难
度
无线网
难度较大：薪建5G ，配晝
4G 邻区；连续覆盖压力大难度较小：新建5GS 站，与
4GM 站连接；连续覆盖压力 小，邻区巻数配少
核心网
难度较大：薪建5G 核心网，需与
4G 进行网络、业务、计费、网管 等眾合
不涉及较优：支持大带宽和低时延业 务，便于拓展垂直行业
仅支持大带宽业务
4G/5G 组网灵活度
较优：可异厂商
较差：异厂商分流性能可能不 理粗
N j CJ i
目前，国内运营商早就建议采用NSAoption3X 组网架构,
ITE 和5GNR 新型空中接口双连接（ETENIDC ）模式,4G 基 站（eNB ）作为主站（作为控制面锚），同时将5G （gNB ）作 为二次站，对原有的4G 核心网进行升级（EPC-EPC+），因此
控制面信令通过4G 锚点传输，用户面数据由NR 站点通过X2
接口传输。
3 4/5G 协同优化
NSA 网络优化最大的难题是通过“一张网”协同优化，保
障4G 性能无损5G 性能最大化。其中4/5G 协同优化主要面 临的问题包括以下四项：
图2模式錯4a 的协谏架构
231
(1)首先是锚点策略问题，决定NSA用户驻留，影响LTE 负载均衡及用户体验；
(2)其次是覆盖协同问题,4G/5G覆盖不一致，导致NSA
用户无法使用5G；
(3)容量问题.4G/5G功率、容量分流策略不合理，影响4G 性能/体验下降，面临携号转网压力；
(4)最后是三维优化问题,5G波束权值与倾角方位角组合达上万种以上，仅人工优化难以实现性能最佳。
4/5G协同优化过程中，主要开展覆盖协同、容量协同、干扰协同、性能协同四大方面，保障4G网络质量稳中有升，5G 网络性能体验最优。
4锚点规划优化策略
NSA架构组网中,4G网络作为5G网络的锚点网络,NSA
网络需进行升级改造，核心网、LTE需升级改造，传输承载网需扩容，还需新建网管平台。在NSA网络中，终端用户平面主要承载在5G小区中,5G功能是一个分流节点，减少了大数据流量对4G网络的影响；终端控制平面锚定在LTE小区内,5GNR小区的覆盖性能可以充分利用现有的LTE，网络的覆盖优势保证了用户体验。
当前5G实施NSA组网模式,NSA终端必须占用锚点小区后，才能使用5G业务提升用户感知。锚点连续覆盖是保证5G驻留的基本条件，因此锚点网络应实现连续覆盖目标，覆盖率不得低于现网4G水平,MR覆盖率应高于98%。如何及时将NSA终端迁移到锚点小区并保证稳定占用，是当前面临的重要问题，
也是当前NSA终端移动性策略遇到的重要问题。NSA锚点优化主要涉及NSA锚点规划的原则与方法、锚点优先驻留策略、接入性能优化、4/5G协同优化等内容。
因运营商网络为多频段网络，NSA控制面锚点推荐多锚点方案。NSA锚点小区选择目前有两种方式：一是5G和LTE 釆用1:1组网,5G小区的覆盖优化目标是和锚点LTE小区覆盖相同区域,5G小区的工参与锚点LTE小区一致，单验、簇优化、全网优化阶段将进行准确的调整；二是5G和LTE使用N：1网络，并且5G小区的数量比锚定LTE小区更多，如果使用NSA联网，则相邻的5G小区将配置为同一锚小区，并将5G 相邻的小区添加到5G小区。当访问相同的锚小区时，5G之间的切换完成。
喜剧世界5覆盖协同优化策略
NSA网络下的5GNR控制面锚定在LTE端，并依赖LTE 网络。覆盖范围优化需要全面考虑4/5G协调问题。
(1)N R继承LTE现有优化成果。LTE商用网络经过优化
多年，覆盖、功控相关参数为现网环境下最佳，合理继承LTE 优化成果，可有效保障5GNR的覆盖效果,NR侧可以继承LTE 的相关优化成果有：
①LTE天馈系统的方位角、下倾角继承；
②LTE小区间邻区关系继承；
③LTE切换和重选的个体偏移继承；
④LTE发射功率继承。
(2)覆盖4/5G协同优化。NSA组网模式下5G网络覆盖
的调整优化需要协同考虑4/5G的覆盖情况，优化调整需遵循的原则如下：
①以4G网络为基准，开展5GNR无线网络优化；
②4/5G路测数据一起综合分析，协同设计优化方案；
③对于网络结构不合理的站点，需综合考虑4/5G协同改造;
④利用智能天线权值优势，解决网络覆盖问题。
6X2性能协同优化策略
X2接口是扁平网络中LTE的新定义接口。这是一个网状接口。定义X2接口的主要目的是在用户移动时
在节点之间转发数据包，从而降低数据包丢失率，在LTE系统里X2问题影响不大，可以走S1，但5G NSA时必须在X2上进行ETE与NR之间的交互和分流，因此X2重要性提高了很多,DC分流流量可能导致X2传输拥塞，进而导致X2时延増加。
LTE-LTE与LTE-NR共享eNodeB主控板总的X2规格。当LTE-LTE或LTE-NRX2配置较多时，存在规格受限的情况，导致部分X2添加不全，进而影响ANR的自动邻区添加效能。X2规格跟eNodeB主控板类型相关，具体数量各个厂家可能会有不同。目前华为产品X2规格为每小区为255条。
(1)X2接口优化思路。在NAS组网开通前，需要参考L-L的X2数量来预估L-NR的X2数量。考虑到5G部署时通常是跟4G共站部署，因此理论上L-L的X2数量跟L-NR的X2数量应该基本相等。因此如果当前L-LX2数量已经达到X2总规格的50%，则认为该eNodeB存在X2受限风险，L-NRX2无法全部添加。DC分流流量取决于LTE空口能力，因此建议参考LTE单站的空口能力和X2链路可用传输带宽进行评估。具体方法如下：
①获取X2链路可用传输带宽可用传输带宽无法通过话统等方式获取，使用每个站点所规划的传输带宽。
②计算LTE单站空口能力，通过小时级话统计算每个小区下行PRB全部用满时的小区速率(基于该小区当前频谱效率)，累加eNodeB下面所有小区的满RB小区速率，即得到该站点的空口能力。
③LTE单站空口能力超过X2链路可用传输带宽的，即认为存在X2拥塞风险，建议考虑扩容。
(2)X2接口优化方案LTE-LTEX2数量过多，建议首先分析是否存在冗余X2关系，审视X2自删除参数及效果的合理性。由于LTE-NR的X2也支持自建立，因此在5G用户放号后，建议持续关注L-NR的X2自建立情况，如果遇到L-NRX2数量接近X2总规格的50%的情况，需要审视X2合理性。当估算LTE单站空口能力超过X2链路可用传输带宽，则需要对X2链路传输带宽进行扩容。
7结语
目前阶段,4/5G还需长期共存，为了提升网络性能必须从NSA基本原理、4G/5G协同优化关键点进行研究，在实际工作中考虑4G/5G锚点小区驻留、4G/5GNR切换和4G/5G两网之间参数一致性、X2接口等关键协同优化问题，并结合实践经验，梳理总结NSA网络的分析流程，为后续4G/5G协同优化提供参考依据和优化思路。
参考文献：
［1］王强，刘海林，黄杰，等.5G无线网络优化［M］.北京：人民邮电出版社,2020.
［2］连楚植，杨芳，董事，田瑛.5GNSA场景4G/5G协同优化方案探究［C1.2019广东通信青年论坛优秀论文专刊,2019年3］廖智军，李振廷，石胜林，曹玉.LTE/5G双连接关键技术［J］.
绛红雪白的花瓣
移动通信,2018年3期.
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