5G核心网SA组网方案及4G-5G互操作分析

  5G核心网SA组网方案及4G/5G互操作分析  倪玥Summary：相比于非独立组网，独立组网（SA组网）有着更高优势，更适合用于5G核心网的组网工作中。同时，为了保证5G网初期用户获取网络业务的流畅性，需要实现4G与5G的互操作，即在未覆盖5G网络的区域为用户自动提供4G网络服务;在进入5G基站覆盖区域后自动转入5G网络的提供。基于这样的情况，形成可以完成4G/5G互操作的5G核心网SA组网方案具有极高的现实价值。基于此，本文提出了一种基于Option2的5G核心网SA组网方案，并从控制面、移动性管理功能的分设、）用户数据库迁移、语音及短信方案、计费设计、4G与5G融合互操作的架构设计设计方面入手，对该包含4G/5G互操作功能的5G核心网SA组网方案进行了详细说明。Key：5G核心网;独立组网;4G/5G互操作一、基于Options的5G核心网SA组网总体设计在设置Option时，需要对不同无线接入以及核心网的排列组合进行考量，如图1所示。从终端方面来说，同时连接两个基站的终端实施数据传输属于双连接;只连接一个基站进行数据传输为单连接，由此可以对非独立组网（NSA）以及独立组网（SA）进行区分。在本次研究中，主要选用独立组网的方式，要求终端落实单连接，包含Option1、Option2、Option5以及Option6[1]。其中，对于Option2来说，其包含着相对独立的5G架构，可以在5G核心网内接入5G基站，因此在本次进行5G核心网独立组网的过程中主要选用了Option2。需要注意的是，在进行5G基站建设的初期阶段，其所覆盖的区域并不完善，这就要求实现4G与5G协同互操作，以此保证业务的连续性。在Option2中，如果5G终端并未位于5G基站的覆盖范围内，则要回落至4G网络。同时，因为5G核心网只能够与5G基站建立起连接关系，所以要在N26接口的支持下完成4G与5G之间的互操作。二、基于Option2的5G核心网SA组网的开放式部署策略（一）控制面主要选用分省集中设置架构完成控制面的搭建，在集团骨干层面实现对网络仓储功能、网络开放功能的集中部署;在省层面完成UDM/HSS、AMF等的部署;在用户面，依托现实需求，促使UPFSAEGW-U下沉到地市层面。（二）移动性管理功能的分设新建立起AMF，并与现网MME进行分设。实践中，现网MME与4G基站的配置不做新的调整，保持原有设置情况即可。在此基础上，新建AMF承担起接入5G基站的任务，且在N26接口的支持下，新建AMF与现网MME实现互通。依托这样的设置方式，能够进一步提升4G核心网与5G核心网各自承载容量规划的清晰性与简单程度。实践中，新建立起的AMF可以与现网MME保持同一厂家，也可以异厂家，在本此组网设计中，出于便捷程度的考量，选用了同厂家。（三）用户数据库迁移为了保证4G网用户可以在不更换号码与电话卡的前提下流畅使用5G网络，就必须要在HSS上将4G网用户数据转移至UDM/HSS数据库内（5G核心网）。在此过程中，由于新建立起的AMF可以与现网MME选用了同厂家，所以4G核心网与5G核心网也为同厂家。实践中，可以融合后台部分并分设前台部分，此时，无论移动终端用户是否进行了5G网络业务的签约，只要5G用户从4G网络介入后，均可以在HSS的支持下获取相应移动终端用户的数据信息，实现数据的平滑迁移。（四）计费设计对4G核心网下的计费方式展开深入分析能够了解到，现阶段，我国的三大运营商（移动、联通、电信）均使用了分离计费的方式。此时，如果在5G核心网的组网过程中，选用的计费方案为融合计费架构，则必须要在IT侧落实更大的调整与变动。由于计费具有极高的落实意义，笔者认为，在冻结分离计费架构的基础上，持续沿用4G核心网中的分离计费架构;在冻结分离计费架构标准前，难以实现计费，则可以引入包月收费等计费方案。（五）语音及短信方案受到5G基站（5G无线网络）覆盖不全面、不连续的影响，在当前的5G网络建设初期，基于5G的语音业务方案难以成为现实。基于这样的情况，主要引入EPSFallback方案实现语音与短信业务的开发与实现，具体如下：由5G网络回落至4G网络，在基于LTE语言业务的支持下，向移动终端用户提供语音及短信服务。随着5G网络的不断发展，当无线网络实现连续全面覆盖的背景下，既可以开发、引入基于5G的语音业务，此时，移动终端用户的语音业务主要由5G网络直接提供与承载。（六）4G与5G融合互操作的架构设计想要实现4G与5G融合互操作，就需要引入通信技术融合组网，此时，要重点考量业务数据融合、用户签约数据融合等等。为了满足网络演进的现实需求，原有技术中PP定义了相应的4G与5G的网元，包括U+UPF-PGW、SMF+PGW-C、PCF+PCRF等等[2]。参考4G技术与5G技术的特点进行4G与5G融合互换操作的架构。其中，N26设定为可选接口，主要由供应商完成对相应部署策略、业务需求的設定。总结：综上所述：选用Option2进行5G核心网的独立组网，并在在N26接口的支持下完成4G与5G之间的互操作。通过控制面分省集中设置架构、新建AMF与现网MME的分设、分离计费、基于LTE语言业务的引入，实现了4G与5G融合互操作以及5G核心网的独立组网。Reference[1]龙青良，田元兵，李菲.5G共建共享NSA向SA演进技术方案研究[J].邮电设计技术，2020（06）：11-16.[2]黃元元.5G核心网SA组网方案及4G/5G互操作探讨[J].电信快报，2020（02）：30-33.南京中兴信雅达信息科技有限公司 -全文完-