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关于5G组网技术路线的分析与建议

更新时间：2019-12-08 07:10:23 大小：2M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：5g组网 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

2019年6月,工业和信息化部正式发布5G商用牌照,加快了我国5G网络部署进程.3GPP制定的5G国际标准包含了非独立组网(non-standalone,NSA)和独立组网(standalone,SA)两种模式,鉴于两者的差异,介绍了NSA和SA的基本概念,从部署需求与性能、工作难点与重点等方面对两种组网模式的主要特点进行了对比,分析了从NSA到SA网络演进的两条路线和需要关注的两个问题,并针对我国5G产业的快速成长,特别是运营企业实施发展策略、选择合适的组网架构给出了建议.

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专题：5G

专题导读

2019年6月6日，我国工业和信息化部正式

向四大运营企业发放了5G商用牌照，成为全球首

批发放5G商用牌照的国家之一。在产业环境和市

场需求双重驱动下，我国开始加速推进5G的融合

发展和创新应用。5G作为新一代移动通信网络，

具有“增强无线带宽、大连接大覆盖、低时延高

可靠”的特性和实现“万物互联”的愿景，不仅

将成为未来支撑人工智能、物联网、大数据的核

心基础设施，促进各行各业提升信息化水平、推

技术方案以及对网络性能、服务质量的影响和保

障公平合理性的思考。

5G新空口是5G标准的重点内容。《5G新空

口设计：如何从LTE拓展与创新》从场景、需求

及技术等方面多维度地对5G和LTE的空口设计

进行了对比，对5G的“四新”设计和可延续LTE

的内容进行了介绍，阐明了从LTE到5G的演进

创新流程。

非正交／免调度接入技术是5G的关键技术。

《面向5G的非正交多址接入技术》重点对比分析

了主流的NOMA技术方案，提出基于复杂度受限

的NOMA理论设计模型，并对基于期望值传播的

低复杂度接收机设计进行了仿真验证。

动社会实现全面数字化转型，更成为当前全民关

注的焦点和热点。针对5G的建设态势及其在技术

标准、行业需求、应用场景、产业生态等方面存

在的若干挑战，笔者策划组织了5G专题，旨在为

读者展示我国在5G网络部署、关键技术、业务应

用等领域的一些最新动态和研究成果，见微知著，

恰逢其时，引导读者进一步了解我国5G的商用进

程与发展趋势。

《面向5G

mMTC的data．only竞争式免调度接

入》为解决参考信号碰撞和小区间干扰问题，提

出基于竞争式免调度高过载接入方案的发射机和

盲检测干扰消除接收机设计，以支持更高的业务

负载及更好的干扰消除性能。

网络部署是5G商用第一阶段的核心任务。

《关于5G组网技术路线的分析与建议》针对5G

组网模式的选择，从业务支持、设备能力及核心

网部署3个方面对非独立组网和独立组网模式进

新天线技术也是5G的关键技术。《5G移动

通信特殊成形基站天线设计》为确保信号的大范

围均匀覆盖，针对基站天线的垂直面波束成形调

行了详细对比，对两条网络演进路线进行了详细

分析，为我国运营商及产业界提供了清晰的决策

制，以波束指定区域电平为约束函数，建立天线

方向系数为最优目标函数，有效提升了信号覆盖

性能。

思路。

《5G中的超宽带阵列天线及其小型化技术》

利用电路仿真软件和电磁场全波仿真软件，基于

紧耦合偶极子天线单元，设计支持宽带工作的低

剖面强耦合天线阵列，并利用人工磁导结构提

频谱是移动通信的稀缺资源。5G授权频谱规

划虽已发布，但潜在频谱资源还需挖掘和利用，

《5G非授权频段组网技术》介绍了5G非授权频段

组网特性和挑战、5G非授权频段组网协议设计及

万方数据

专题策划人：

升天线高频谐振性能，为5G新型天线研制提供

了一种方法。

高鹏，男，博士，中国移动通信集团设计院

有限公司副院长兼总工程师、教授级高级工

程师，中国移动网络规划和设计优化研发中

心主任，中国移动通信集团技术咨询委员会

委员，长期从事移动通信组网研究与设计工

作，中国通信学会天线与射频技术委员会副

主任委员，中国通信企业协会通信工程技术

通信安全是5G面临的重要问题。《面向5G

雾计算中基于9learning的安全中继节点选择

方法》搭建了基于社会意识的安全雾计算结构

模型，提出基于Q—learning算法的最优双中继节

点选择方法，有效提升了中继节点选择速度和

标准委员会主任委员，华中科技大学、北京邮电大学兼职教

授。主持或参与完成了国家重大科技专项、“863”计划等

数十项科研课题，作为总负责人主持完成了多项国家重点

工程及新技术首例工程的咨询设计，曾获得部级科学技术

进步奖7项、国家及省部级发明专利奖2项、全国优秀工

程咨询成果奖3项。

密钥生成速率。

5G室内业务预计将占70％～80％流量，室内

覆盖性能至关重要。《基于开放平台小基站的5G

数字室分解决方案》分析了5G室内覆盖的挑战和

趋势，设计了基于开放平台小基站的5G数字室分

解决方案，并展望了若干典型的行业应用。

本专题作者来自从事5G研究、制造、运营的

研究院、高校和企业，具备丰富的产业政策、研

发生产和示范应用的经验。文章展现了专家学者

们的最新研究成果和创新观点，希望能给广大读者

以启发和帮助。5G商用在即，后续过程中还会面临

程方，女，重庆邮电大学国际学院副院长、

教授，国际交流合作处副处长，长期从事移

动通信技术、通信测试技术与仪器仪表等领

域的研究和教育工作，曾获得国家科学技术

进步奖二等奖和国家教学成果奖二等奖。

翻

周一青，女，中国科学院大学岗位教授，中

各种技术和产业上的挑战，笔者希望能以此为平台

和契机，与读者及业界朋友在讨论交流中不断进步，

共同为我国5G事业的发展做出贡献。

国科学院计算技术研究所“百人计划”研究

员、博士生导师，无线通信技术研究中心副

主任，主要研究方向为移动边缘计算、通信

与计算融合等。已在相关领域发表论文100多

篇，曾获得IEEE ICC2018等多个最佳论文

奖及IEEE TvT期刊2014最佳编辑奖。

在此对各位作者对本专题的大力支持和辛勤

付出表示衷心的感谢!

万方数据

1039

7期

韩增林等：基于恐袭数据的“一带一路”沿线国家安全态势及时空演变分析

专题：5G

2．2国家安全态势评价指标体系构建

of South．

SDE)最早由美国南)Jn：}li大学(University

for

经济与和平研究所(Institute

Economics

California)社会学教授Lefever提出，经不断完

善将其应用到地理空间现象分布研究中1301。标准

差椭圆可以从重心、展布范围、密集型方向和形状

and

Peace，IEP)发布的《全球恐怖主义指数报告》m1

一

是按受恐怖主义影Ⅱ向程度对国家进行排名对比分

^{析的专门领域指数报告，}关^报告于^结果5^可G^为组^研网^究学技^者术^多路^个线^角度的^反应分^研究析^区域与^内建^国家议^{安全态势的空间分}

提供学术以及政策规划参考，具有较高的学术价

值。参考报告中“恐怖主义指数”的指标选取要

求，考虑指标的可获取性，本文选取恐怖主义事件

布特征D01，本文利用标准差椭圆来揭示国家安全态

势的趋向性和主导性方向分布。

王志勤，徐菲

2．3．3核密度估计法(1①E)

(中国信息通信研究院，北京100083)

总起数、恐怖主义死亡人数、恐怖主义受伤人数以核密度估计法(Kernel

Estimation，

Density

及恐怖主义财产损失程度4个指标，构建“一带一

)E)是对时空热点研究的一种方法，用于计算要

摘要：2019年6月，工业和信息化部正式发布5G商用牌照，加快了我国5G网络部署进程。3GPP制定的

路”沿线国家安全态势风险指数评价体系。其中素周围点的密度，认为某一地理事件在空间不同

5G国际标准包含了非独立组网(non．standalone，NSA)和独立组网(standalone，SA)两种模式，鉴于两者

地理位置上发生的概率不同13”。本研究采用核密

恐怖主义财产损失程度为造成财产损失的恐怖主

的差异，介绍了NSA和SA的基本概念，从部署需求与性能、工作难点与重点等方面对两种组网模式的主要

度估计法测度恐怖主义在研究区发生的概率，反

义事件数与恐怖主义事件总数的比值。体系分为

特点进行了对比，分析了从NSA到SA网络演进的两条路线和需要关注的两个问题，并针对我国5G产业的

2层：目标层A为国家安全态势风险指数；指标层B 映集聚区的时空格局特征。

快速成长，特别是运营企业实施发展策略、选择合适的组网架构给出了建议。

包含：恐怖袭击事件总起数(B1)、恐怖袭击死亡人

关键词：5G；组网模式；非独立组网；独立组网；演进路线

3“一带一路"沿线国家安全态势时

数(B2)、恐怖袭击受伤人数(B3)、恐怖主义财产损

中图分类号：TN929

失程度(B4文)献4个标指识码标：。A国家安全态势风险指数越

空演变

高，恐怖主义对国家安全的影响越大，国家安全态

doi：10．11959／j．issn．1000-0801．2019180

3．1“—带一路”沿线国家安全态势的时间演变

“一带一路”沿线国家安全态势演进与全球国

家安全态势演进有着高度的一致性(图2)，总结

势越动荡；反之，则恐怖主义对国家安全的影响较

小，国家处于相对安全的发展态势水平。

nnd

o0n5G networ

tectmolo route

_{2．3研究方}A_法nalysis

sug

_“一n_带e_一t_路wo_”r_沿k_线in_国g_{家安全态势的演进规律可以把}

technology r o u t e

2．3．1组合赋权法

握世界恐怖主义发展的方向脉络。基于1970--

WANG_Zhiqin，XUFei

世界经济与和平研究所(IEP)发布的《全球恐

ChinaAcademy ^{ofInforrnation}

2017年恐怖袭击事件数据，根据事件数据变化特

andCommunications

100083，China

Technology,Beijing

怖主义指数报告》障81，采用专家打分法确定指标权

征，将“一带一路”沿线国家安全态势演变分为“兴

起一活跃一回落”3个阶段。

重，计算得出“恐怖主义风险指数”。专家打分法

Abstract：In June

and Information

issued

5Gcommercial li-

2019，the Ministry

具有一定的权威性，但主观性较强眇1。本文在参考

Industry

Technology officially

tense．which accelerated the

of China’S 5G network．The 5G international standards

1．8

the

deployment

developed by

专家系统打分确定指标权重的基础上，加入熵值

3GPP include

view of the differences between the

two，the

standalone(SA)m_1．o₆des．In

non-standalone(NSA)and

法进行客观赋值，主客观相结合确定“国家安全态

the

modes were com-

basic

NSA and SAwere introduced．The ma

一

．c4haracteristics of

two

networking

concepts

势风险指数”指标权重(表1)，该指数用来反映“一

with

difficulties and

performance，work

^{藻· ．z}two routes from NSAto SAnetwork evolution and two

籁1．0

pared

key points．The

带一路”沿线国家安全态势水平，并成为分析安全

issues that need attention were

the

ofChina’S 5G_industrywas

out．In

analyzed，and

rapid growth

袭0．s

pointed

particular,

and

selecting

态势空间演化及特征的数据基础。

the had

for

recommendat扯io0n．s6

operating companies

implementing development strategies

implemented

怖0．4

architectures．

appropriate networking

0．2

表1“—带一略”沿线国家安全态势评价指标体系

words：5G

route

mode，non-standalone，standalone，evolution

networking

Key

The evaluation index

Table

ofnational

situation

system

security

1985

1990 1996 2∞l 2006 201

年份

快速建设阶段。中国电信、中国移动等企业明确

2016

1970 1975 1980

the Belt and Road

along

引言

表示会以独立组网(standalone，SA)模式为主体

图2

1970-2017年“一带一路”沿线国家安全形势演进

Evolution ofnational

2019年是全球5G商用元年。2019年6月6日， Fig．2开展5G网络建设。secu

situation

the Belt and

5ngG万物互联的目

为rity加快实现alo

Road from 1970 to 2017

标，我国应该尽快采用独立组网模式大规模部署

工业和信息化部正式向四大运营企业颁发了5G

移动通信的商用牌照，标志着我国进入了5G网络

5G全国网络，加快推进5G融合应用发展。

1)兴起阶段(1970-1992年)，恐怖主义迎来

自己的“起步期”，首次出现国际化蔓延趋势。结

束了二战后相对的和平与稳定状态，恐怖主义发

收稿日期：2019-05—15；修回日期：2019—07—03

2．3．2标准差椭圆

展迅速。民族宗教势力为寻求政治独立，与当地

Deviational

标准差椭圆(Standard

2019180．1

Ellipse，

万方数据

于采用双连接方式，手机功耗相对较高。但NSA

具有较好的网络继承性，便于5G作为无线热点

快速部署。

5G两种组网模式及比较

2．1

NSA和SA的概念

5G国际标准提出了非独立组网(non．

独立组网模式中5G基站与5G核心网络连

接。5G终端通过5G基站接入5G核心网络进行

通信，实现端到端的独立组网。SA需要重新建设

5G核心网和无线网，并实现连续覆盖。作为5G

发展的目标网络，SA采用全新的服务化架构，支

持网络虚拟化／软件定义网络、网络切片、边缘计

算等技术，能实现灵活部署和差异化业务：还

支持增强宽带移动、低时延、高可靠等全业务

能力，是实现万物互联的基础。但5G全新的核

心网络会给设备能力、网络建设和运营管理等

带来一些挑战。

standalone，NSA)和独立组网两种模式。2017年

12月，为满足美韩等急于商用5G的诉求，国际

标准组织3GPP发布了支持非独立组网的5G标

准。2018年6月，3GPP批准了5G独立组网功

能冻结，5G独立组网标准定义了5G无线和核

心网络端到端的全新能力，为5G赋能垂直行业

奠定了基础。5G非独立组网和独立组网示意图如

图1所示。

就5G网络规划而言，这两种组网模式各有特

点，表1从业务支持、设备能力和网络部署等方

面对两者进行了比较。

SA相比NSA能提供更强的业务支持能力。

NSA主要面向增加移动宽带场景，通过引入5G

载波来承载用户数据，可看作对现有4G网络的扩

曰““@==囝

(b)独立组网

(a)非独立组网

图1 5G非独立组网和独立组网示意图

容。SA则可以实现对增强移动宽带、低时延高可

靠和海量机器类通信全业务场景的支持，通过网

非独立组网模式中5G基站与4G核心网络连

络切片满足用户多样化业务应用需求，如车联网、

智能电网等低时延、高可靠业务。

接。如图1所示，5G仅作为4G数据管道的增强

方式。只需升级4G网络，将新建5G基站接入4G

SA设备成熟度比NSA滞后6个月。NSA和

SA均遵循3GPP2018年12月的版本。但由于SA

标准比NSA标准晚6个月冻结，为此，相应的5G

系统设备等开发进度也将推迟半年左右。根据国

核心网，手机经4G控制信道接入，采用双连接方

式，4G和5G基站可同时提供业务信道。该模式

下的5G基站不能单独工作，仅支持增强移动宽

带业务，不具备5G物联网场景业务能力。且由

表1 5G非独立组网和独立组网的比较

万方数据

际领先企业的产品路标，支持NSA和SA的商用

系统设备的推出时间分别为2019年上半年和

2019年下半年：NSA手机将在2019年下半年商

用，海思芯片可支持SA手机在2019年下半年供

货，采用其他厂商芯片的SA手机预计在2020年

上半年面市。

方案已成为运营企业核心网扩容和新建的优选考

虑，覆盖EPC、IMS、物联网等多种网络场景。

我国运营企业在2018年全面启动vEPC商用部署

工作。但目前大多数部署方案采用的是基于同厂

商垂直建设再整合的模式，与NFV云化阶段所要

求的统一云平台解耦部署、全网资源共享、敏捷

的业务编排等能力要求仍存在差距。

SA作为目标网建设一步到位。NSA架构下，

建网初期可面向热点覆盖，投资较小。但需要升

级4G网络设备以支持5G技术，后续再向SA网

络演进还得进行二次投资。SA架构下，5G网络

部署初期往往采取连续无线覆盖，由于核一tl,网络

采用虚拟化架构、面向服务的新型网络架构等新

面向部署的网络切片，需要具备按需设计、

自动部署、智能化分析预测、安全隔离以及租

户可管可控等关键运营能力。初期阶段可先启

动5G核心网子切片，实现网络服务快速部署与

业务配置激活等切片功能。随着面向垂直行业

的增强架构标准和云平台切片运维配套功能的

逐步完善，将形成以网络切片为单位的信息基

础设施运营模式。

技术，其整体部署难度较大。但SA作为目标网

络，网络建设一步到位，长远来看，总体成本和

建网复杂度反而较低。

2．2两种模式的核心网络特点

NSA向SA的网络演进

两种5G网络部署架构的差异主要体现在核

心网络部分，无线方面的大部分技术相同，区别

3．1

网络演进的两种方式

非独立组网(NSA)模式被视作独立组网

在于终端接入网络的控制平面。

非独立组网模式继续采用4G核心网，为5G

无线技术提供移动性和会话管理，只需对4G核心

网升级就可支持，部署时间短是其最大的优势。

但是，其不利因素同样突出：核心网处于转型升

级的决策点，非独立组网方案可能导致5G全能力

网络部署的推迟，例如因NSA不支持网络切片、

虚拟化性价比低等，失去市场竞争的先发优势。

独立组网模式需要升级至5G核心网，全网做

云化／虚拟化改造，同时计费、网管、信令转发等

(SA)模式的过渡阶段，NSA不能独立工作，需

要与现有的LTE网络联合组网，主要面向增强移

动宽带场景，以提升用户速率和网络容量为目标，

是当前全球主要运营企业选择的组网模式。我国

更关注5G与垂直行业的融合应用，因此国内运营

企业更倾向于选择SA组网模式。

结合两种组网模式，5G网络部署存在两条技

术演进路线，如图2所示，路线A是初期部署

NSA，后期逐步引入5G核心网(5GC)，依据NSA

运维内部网络的方案还需要选型决策。但是

5GC／NFV的新架构方案具备较好的后向兼容性，

支持4G／5G融合部署；基于网络虚拟化，可实现

网络切片和边缘计算等新型业务能力。因此SA

能够快速有效地响应市场新需求，也利于运营企

业优化基础设施和运营架构。

的部署情况，适时将NSA的新空口迁移至5GC；

路线B是建网初期即部署独立组网(SA)网络，

实现5GC与EPC的互通，演进至融合网络，实现

4G与5G的长期共存。

路线A基于演进的思想，需要对4G核心网

EPC进行功能升级，以支持5G基站非独立组网，

有利于保护现有投资和维持移动宽带业务的延续

性，同时，考虑到vEPC已积累了部署和商用经

网络功能虚拟化(NFV)，是运营企业实现云

化组网的关键技术。目前，基于NFV技术的解决

万方数据

5G组网技术路线的总结与建议

4．1

国际5G组网技术路线概况

从全球范围看，美国虽于2018年最早宣布在

部分城市启动5G商用，但因缺乏中频段频谱资

源，采用毫米波频段，难以实现大规模连续覆盖，

只能选择非独立组网模式，其用户体验类似于

“4G+Wi—Fi”宽带。但美国正在努力为5G争取中

频段资源，一旦获得，不排除选择独立组网模式。

欧洲业务市场发展缓慢，运营企业资金困难，初

期主要采用非独立组网模式，以降低建网压力。

韩国和日本的业务应用市场活跃，但整体规模较

小，难以独自带动全球产业，只能采取跟随策略，

初期选择非独立组网模式。我国在国际标准组织

和5G研发中一直兼顾非独立组网和独立组网两

种模式，引导着独立组网的技术和产业发展。

总体可见，全球的5G发展都是以独立组网为

发展目标的，虽然现阶段大部分国外运营企业采

用非独立组网模式，但都将逐步过渡或转向独立

组网，这是目前全球产业的共同愿景。

验，该路线有利于完成云网一体化建设、快速达

成云化运营的目标，也为5GC新功能部署和配套

建设奠定基础。

路线B则是直接部署支持独立组网的5G核

心网。5GC能够快速满足5G三大应用场景对网

络的创新需求，但考虑到5G核心网的直接部署涉

及服务化架构、网络切片、容器等全新技术，将

面临一定的技术挑战。

3．2网络演进的两个问题

产业界积极寻找从NSA向SA平滑演进的方

式。终端和系统设备方面具备了支持平滑演进的

能力，但在网络建设与运营在实际操作中仍存在

一些难点。

4．2我国5G组网技术路线的建议

5G手机需支持NSA／SA双模。如果初期阶段

5G网络部署路线，应允许国内运营企业结合

其业务定位、组网方式、网络演进等策略来自行

选择。但SA作为5G目标网络，不要因为NSA

网络建设而延后SA的发展，以致难以实现5G万

物互联的发展目标。

网络采用NSA模式，然后逐步升级至SA模式，

为了确保用户原有的手机仍然能够在网使用，就

需要终端设备支持NSA／SA双模。此外，运营企

业应尽早明确SA的规划和特性，确保NSA、SA

均能切实与网络设备实现互通。若市场需求和产

尽早向产业界释放明确信号，鼓励中国电信、

中国移动等企业尽快向产业界明确SA网络部署

的规划，以引导产业投入独立组网产品与网络各

业进展不一致，将导致手机后续需要根据实际部

署SA的网络设备，进行优化升级。

网络升级需要5G网络再优化。为避免投资浪

费，初期网络投资建设的NSA基站设备应能平滑

升级支持SA业务。从NSA演进到SA，5G无线

网络覆盖也需要重新规划和优化。若要实现NSA

与SA的网络一段时期内的并存，5G双模基站设

备还要能够对两种模式组网的无线资源分别进行

规划优化。

个环节的部署。

推进SA产业尽快成熟，以龙头运营企业为

主体，组织产业链进行SA全系统测试验证、互

联互通和优化完善，确保支撑5G独立组网模式的

产业快速成长。

为提升用户的使用体验，2020年1月1日进

网的5G终端要求支持NSA和SA两种模式；形成

万方数据

· 7·

电信科学2019年第7期

on architecture for next

【2】3GPE Study

TR23．799

generation system：

以独立组网为主的统一市场，吸引全球5G产业链

资源投入，做大规模、降低成本。

V14．0．0IS]．2016．

【作者简介】

5结束语

王志勤(1970-)，女，中国信息通信研究

院副院长，中国通信标准化协会无线通信技

5G是新一代移动通信的进步与创新，既是

机遇也是挑战。我国前期积极推动5G独立组网

的技术产业发展，取得了很好的进展。在5G网

络建设与实施阶段，产业界应从产业能力、效益

术工作委员会主席，中国通信学会无线及移

动通信委员会副主任，IMT．2020(5G)推进

组组长，“新一代宽带无线移动通信网”国

家科技重大专项副总工程师，在无线移动通

信技术和标准方面有深入的研究。

和前景等多方面综合考虑，选择适合我国国情和

产业发展需求的技术路线，加快推进5G网络建

设及其业务发展，使我国5G早日实现“万物互

联”的愿景。

徐菲(1975一)，女，中国信息通信研究院

高级工程师，IMT．2020(5G)推进组试验工

作组组长，一直从事移动通信无线技术和标

准方面的研究工作。

参考文献：

Radio access architecture and interfaces：TR38．801

【1】3GPE

V14．0．O【S】．201 ^8．

网一一一一

2019180．5

万方数据

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