5G无线技术基础自学系列 | SA及NSA组网架构

Posted 2022-12-10 COCOgsta

素材来源：《5G无线网络规划与优化》

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3GPP为新空中接口定义了两种部署配置：独立部署和非独立部署。其区别主要在于是否需要其他网络(如LTE网络) 的参与。

2.3.1 SA基本架构

在5G NR独立部署(SA) 中， 一个支持5G的UE直接与gNodeB建立无线连接， 并通过接入5G核心网(5G Core network， 5GC) 来建立服务。5G独立部署并不需要一个相关联的LTE网络参与。这是最简单的部署架构，允许最简单的UE实现，且不影响现有的2G/3G/4G网络和用户，因而无须对当前网络进行改造。但这种部署方式在网络建设初期需要较大的投资，且需要较长的一段时间才能保证良好的5G网络覆盖。

独立部署对应5G架构选项中的Option2。Option2架构可独立于现有网络工作， 其控制面和用户面数据都只在5G NR的网络中传输，如图2-14所示。

2.3.2 NSA基本架构

除了独立部署方式之外， 3GPP还定义了非独立部署方式。在该部署方式中， UE会使用双连接同时与5G gNodeB和LTE eNodeB保持连接。

由于5G网络部初期覆盖不足， 因此可以使用DC将现有LTE网络的覆盖优势与5G的吞吐量和延迟优势结合起来。该部署方式建设周期短，可以在5G网络覆盖不足的情况下先行提供5G业务，适合在局部热点区域部署，以便循序渐进地开展5G商用服务。但是，非独立部署要求更复杂的UE实现，以允许UE同时与LTE和5G网络保持连接， 这潜在地增加了UE的成本。NSA部署方式还要求更复杂的UE无线能力， 包括在不同频带上同时从5G和LTE网络接收下行数据的能力。与此同时，5G网络与LTE网络的互操作也会使实现变得更加复杂。在NSA组网部署中， 基于控制面的数据是经由LTE eNodeB与4G EPC或5GC进行通信， 还是经由NR gNodeB与5GC进行通信， 可以分为几种不同的部罢选项：Option3、Option4和Option7，如表2-3所示。对应任意一种Option， 基站与核心网之间的控制面数据传输路径只有一条，经过的网元类别不同， 即对应不同的Option。与此同时， 5G gNodeB与LTE eNodeB之间存在一条独立的控制面数据连接，以便二者之间进行控制面数据交换。

注意

(1) 选项后加后缀“A”表示eNodeB和gNodeB均与核心网存在用户面的直接连接。

(2) 选项后加后缀“X”表示eNodeB和gNodeB均与核心网存在用户面的直接连接， 并且Split承载被用于gNodeB SCG。

1.Option 3系列架构

Option3系列架构使用4G EPC作为核心网、eNodeB作为MCG、gNodeB作为SCG， 如图2-15(a) 所示。该架构只在LTE eNodeB和EPC之间存在直接的控制面连接(使用S1-C接口) ， 而gNodeB与EPC之间不存在直接的控制面连接， gNodeB需要经由eNodeB与核心网进行控制面数据传输。同时， eNodeB和gNodeB之间通过X2-C接口交换控制面信息。在此架构中， eNodeB作为MCG、gNodeB作为SCG存在。在Option3系列架构中， eNodeB使用S1-U接口与EPC进行用户面数据传输，并使用X2-U接口与gNodeB进行用户面数据传输。gNodeB需要经由eNodeB与核心网进行用户面数据传输， gNodeB与EPC之间不存在直接的用户面连接。

在Option3A架构中， 控制面数据的处理与Option3相同， 如图2-15(b) 所示。但在用户面上， eNodeB和gNodeB都与EPC存在直接的用户面连接(均使用S 1-U接口) ， gNodeB和EPC之间可以直接进行用户面数据传输。

在Option3X中， 控制面和用户面的处理与Option3A相同。但在用户面上，gNodeB与EPC之间的用户面数据可能会被分离， 其中分离的数据会通过X2-U接口发往/接收自eNodeB， 并在LTE的空中接口上传输。

Option3对应MR-DC中的EN-DC(E-UTRA-NR Dual Connectivity) 部署方式。该部署方式利用了已有的LTE无线网络和核心网作为锚点， 以提供移动性管理和网络覆盖； 同时， 添加了额外的5G载波以提升数据吞吐量。

2.Option4系列架构

Option4系列架构使用5GC作为核心网， 如图2-16(a) 所示。该架构只在5G gNodeB和5GC之间存在直接的控制面连接(使用NG-C接口) ， 而eNodeB与5GC之间不存在直接的控制面连接， eNodeB需要经由gNodeB与核心网进行控制面数据传输。同时， gNodeB和eNodeB之间通过Xn-C接口交换控制面信息。在该架构中， gNodeB作为MCG、eNodeB作为SCG存在。在Option4系列架构中， gNodeB使用NG-U接口与5GC进行用户面数据传输， 并使用Xn-U接口与eNodeB进行用户面数据传输。eNodeB需要经由gNodeB与核心网进行用户面数据传输， eNodeB与5GC之间不存在直接的用户面连接。可以看出， Option4的网络拓扑结构基本上与Option3是相反的。在Option4A架构中， 控制面数据的处理与Option4相同， 如图2-16(b) 所示。但在用户面上， eNodeB和gNodeB都与5GC存在直接的用户面连接(均使用NG-U接口) ， eNodeB和5GC之间可以直接进行用户面数据传输。Option4对应MR-DC中的NE-DC(NR-E-UTRA Dual Connectivity) 部署方式。

3.Option7系列架构

Option7系列架构使用了类似于Option3的网络架构， 如图2-17(a) 所示， eNodeB作为MCG、gNodeB作为SCG存在。但不同的是， Option7使用5GC而不是EPC作为核心网， 这要求eNodeB支持eLTE接口与5GC进行用户面连接。eNodeB和gNodeB之间通过Xn-C接口交换控制面信息。在Option7系列架构中，eNodeB使用NG-U接口与5GC进行用户面数据传输， 并使用Xn-U接口与gNodeB进行用户面数据传输。gNodeB需要经由eNodeB与核心网进行用户面数据传输， gNodeB与5GC之间不存在直接的用户面连接。

在Option7A架构中， 控制面数据的处理与Option7相同， 如图2-17(b) 所示。但在用户面上， eNodeB和gNodeB都与5GC存在直接的用户面连接(均使用NG-U接口) ， gNodeB和5GC之间可以直接进行用户面数据传输。

Option3系列架构不使用5GC， 因此无须使用与5GC进行通信的接口， 该架构只需要新增空中接口(UE和gNodeB之间) 和X2接口(gNodeB和LTE eNodeB之间) 即可提供5G服务。因此， 在早期的5G部署中， Option3/3A/3X会是优先被采用的NSA组网架构。