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从LTE RAN 到5G NR的演进之路怎么走?来看案例!

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发表于 2016-12-26 11:00:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
如何在现用LTE网络的基础上部署5G网络,每个运营商都可能面临以下各个方面的考虑:
  • 5G网络是进行热点覆盖还是全网覆盖?
  • 5G采用独立网络(终端、无线和核心网)还是和LTE复用部分网元?
  • 对LTE无线系统进行改造升级还是对核心网进行改造升级?
  • 要否新建5G核心网?
  • LTE EUTRAN与5G NR之间如何共存和协同工作?

LTE的网络规模不同、5G部署的速度不同、未来应用的方向不同等因素,都可能会影响运营商的选择。如今,一些运营商早期网络建设的思路已经相对明确了,其后续LTE融合和演进(Migration)之路也可能各不相同。

早期网络建设思路已经明确的运营商举例如下:

1.Verizon采用独立5G网络,包括5G NR以及5G独立核心网。
1.png
2.KT新建5G NR,借助LTE EPC,实现5G与LTE之间的双连接(DC)。
2.png
3.Docomo与KT的思路基本一致。
4.中国移动更倾向于独立5G网络,包括终端、5G NR以及5G核心网。

而各运营商的后续LTE融合和演进(Migration)之路,目前则难以确定,因此我们只能借助TR 38.801来进行初步分析。

TR 38.801中提供了4种潜在融合和演进之路(第14节:Migration towards RAN for NR),分别来自NTT Docomo、AT&T、中国移动(CMCC)和意大利电信(TIM)的提案,特此翻译整理并简单分析如下 (注:仍采用TR 38.801中章节号)。

14  到NR的RAN的演进(Migration towards RAN for NR)

14.1   潜在演进(Migration)路径1 (参考NTT Docomo的提案,R3-161646)

R3-161646, "Migrationpath towards NR with EPC",NTT DOCOMO, INC.

14.1.1  第一步部署

初始部署时,LTE提供宏覆盖,5G提供热点覆盖。可以采用LTE-5G NR双连接方式,LTE eNB作为MeNB,gNB作为SeNB,即架构选项3或者3A。由于LTE eNB已经连接到EPC了,所以可以降低成本,快速建网。
3.png


14.1.2    第二步:引入NGC
从EPC到NGC可以采用3种方式。即:
  • -NGC是EPC的演进版本
  • -NGC将EPC作为一个切片
  • -采用NGC替代EPC

从运营商的角度看,要么NGC可以后向兼容EPC,且能够提供与EPC相同的服务;要么NGC部不能向兼容EPC,且可以比EPC提供更多EPC难以做到的新业务。

编者按:初期新建5G无线网,借助EPC实现LTE与5G双连接方式,后续则根据业务需求看如何部署5G核心网。但是引入5G核心网之后还有很多选择,如何走还需要进一步研究。

14.2  潜在演进(Migration)路径2 (参考AT&T的提案,R3-161772)

R3-161772, "AT&T Views on 5G Architecture Evolution: Early Phase 1 To Mature Phase 2 Deployment",AT&T.

从现有E-UTRAN演进到新的RAN,可以采用以下路径:
  • -第一步:采用选项3部署5G网络。
  • -第二步:演进到选项7,同时支持选项3。
  • -第三步:演进到选项4或者2,同时支持选项3和7。
注意,上述选项3/4/7也可以包含3a/4a/7a选项。

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编者按:初期新建5G无线网络,核心网采用EPC,LTE RAN与5G NR之间实现双连接(3/3a)。然后采用5G核心网替代EPC,仍采用LTE做MeNB的双连接方式(即架构7),最后或者将主控eNB(即MeNB)功能转到5G NR(即架构4),或者转变成全独立的5G网络(即架构2)。

14.3  潜在演进(Migration)路径3 (参考中国移动的提案,R3-161809)

R3-161809, "Analysis of migration paths towards RANfor new RAT", CMCC.

14.3.1 潜在演进路径3-1

LTE/EPC -> Option2 + Option 5 -> Option 4/4a -> Option 2
  • -第一步:如果NG核心网可用,则同时部署选项2和5,也可以支持7&7a。
  • -第二步:部署4/4a。
  • -第三步:只使用选项2。
UE模式:
  • -第一步中使用NG NAS支持双模UE。
  • -第二步中仅支持NR NAS。
  • -第三步中支持NR UE。
5.png

编者按:新建5G核心网,或者采用独立5G(即架构2),或者将LTE RAN升级到R15连接到5G核心网(即架构5),甚至可以采用架构7/7a实现LTE与5G之间的双连接方式。这步中需要采用LTE和5G双模终端。

之后再逐步部署架构4,以5G NR为MeNB,终端仅支持5G NAS就可以了。最后全部演进到纯粹的5G端到端网络(即架构2),采用5G终端。

14.3.2    潜在演进路径3-2

LTE/EPC -> Option2 + Option 5 -> Option 2
  • -第一步:如果NG核心网可用,则同时部署选项2和5,也可以支持7&7a。
  • -第二步:只使用选项2。

UE模式:
  • -第一步中使用NG NAS支持双模UE。
  • -第二步中支持NR UE。
6.png
编者按:与路径3-1类似,但是不再部署架构4/4a。
首先新建5G核心网,并采用架构2(独立5G方式)或者架构5(LTE升级支持R15并连接到5G核心网),也可同时考虑基于7/7a的双连接方式,后续再演进到纯独立的5G网络(架构2)。UE模式与路径3-1相类似。

14.3.3    潜在演进路径3-3

LTE/EPC -> Option 3/3a -> Option 4/4a-> Option 2
  • -第一步:采用非独立(NSA) NR,基于传统LTE网络支持LTE-NR紧连接(tightinterworking),也可考虑3&3a。
  • -第二步:采用NG核心网部署独立NR。也可考虑4/4a。
  • -第三步:只使用选项2。
UE模式:
  • -第一步中只支持LTE NAS。
  • -第二步中仅支持NR NAS。
  • -第三步中支持NR UE。
7.png


编者按:首先新建5G无线网络并连接到EPC,LTE作为MeNB实现LTE与5G之间的双连接方式(即架构3/3a),这一步中UE支持LTE NAS。第二步建设5G核心网,并采用5G NR作为MeNB实现双连接(即架构4/4a),UE支持5G NR的NAS协议。最后实现独立的5G端到端网络(架构2),采用真正的5G UE。

14.3.4    潜在演进路径3-4

LTE/EPC -> Option7/7a -> Option 2                  
  • -第一步:采用7&7a,支持eLTE-NR紧连接(tight interworking)。
  • -第二步:只使用选项2。
UE模式:
  • -第一步中仅支持NR NAS。
  • -第二步中支持NR UE。
8.png

编者按:建设5G核心网,LTE作为MeNB实现与5G NR间的双连接,UE支持NR  NAS。后续直接演变到5G端到端网络(即架构2),UE支持5G NR。

14.3.5    潜在演进路径3-5

LTE/EPC -> Option 3/3a -> Option 1 + Option 2 +Option 7/7a -> Option 2 + Option 5
  • -第一步:采用非独立(NSA) NR,基于传统LTE网络支持LTE-NR紧连接(tightinterworking),也可考虑3&3a,其中选项3的优先级较高。
  • -第二步:eLTE与NR紧连接,LTE作为到5G核心网的锚点,支持独立LTE和独立NR。
  • -第三步:只使用NG核心网。
UE模式:
  • -第一步中只支持LTE NAS。
  • -第二步中支持NR NAS和LTE NAS。
  • -第三步中支持NR UE。
9.png

编者按:第一步,建设5G无线网提供热点覆盖,核心网采用EPC,LTE作为MeNB实现与5G系统间的双连接,UE只需支持LTE NAS。第二步,建设5G核心网,部分5G  NR连接到5G核心网(即架构2),部分LTE升级连接到5G核心网,并作为MeNB实现与5G NR的双连接(即架构7),UE需要支持NR NAS和LTE NAS。最后,EPC退出,全部LTE升级后连接到新的5G核心网上,UE为真正的5G终端。

另外,中国移动的提案原稿R3-161809,看到它与最新的TR 38.801中文字描述与其变化比较大。RAN3 #93会议报告中并没有太多说明,所以具体差异还需要进一步研究。

14.4     潜在演进(Migration)路径4(参考意大利电信的提案,R3-162174)

R3-162174,"TIM view on 5G Migration Path", Telecom Italia.

1.部署考虑:

初始部署时,需要降低对传统EPC的依赖性,降低漫游的复杂性,提供更多商业机会,避免行业分裂。
  • -第一阶段,eLTE和NR逐步部署。LTE eNB需要升级到eLTE eNB,支持与NGC之间的NG接口。NR gNB采用非独立部署(NSA)方式,与eLTE eNB之间进行互操作。
  • -所有新的UE可以连接到NGC。
  • -第二阶段,NGC支持大多数UE,EPC逐渐收缩,并逐步部署独立NR。
  • -最终,LTE eNB都升级到eLTE eNB,并连接到NGC上,EPC只对不支持5G的传统UE提供服务。

2.演进分为2步:
  • -第一步:基于选项5和7/7a进行RAN部署。
  • -第二步:引入基于选项2的部署方式。
10.png
编者按:部署思路已经很明确了,不再赘述。

编后语:

借助TR38.801中所描述的5G部署及LTE演进(Migration)途径,可以看到,未来的5G部署方式可能多种多样,且后续LTE与5G的共存、融合和演变(Migration)之路也会殊途同归。因此,一方面我们需要关注后续规范如何对此议题进行收敛,另一方面需要借助不同运营商的提案来了解其部署和建设思路,这样才能对5G未来的建设、部署以及LTE的演进等工作有更深入的了解和认识,有助于更好地做好4G和5G的网络规划和优化等工作。



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