5G优化案例：4-5G网络协同机制研究.docxVIP

4-5G网络协同机制研究 【摘要】5G 的网络部署是个逐步推进的过程，尤其在建网初期，为了满足 5G SA 用户的连续性需求，如何处理 5G 与现存网络的互操作将是 5G 发展中必须研究的课题。因此从 5G 系统间互操作出发，首先分析了 4G 系统、5G 系统的系统间互操作机制，然后较深入分析了 4G LTE 组网和SA 组网的系统间互操作方案并进行总结，最后对 5G 的互操作的优化方向进行了分析。 【关键字】5G SA、互操作 【业务类别】5G SA、优化方法 引言 5G 的网络部署将是个逐步推进的过程，在 5G 网络规模从小到大的发展过程中，必须利用现有的网络进行有益补充，最大化地利用现有的网络资源。对于运营商来说，5G 新建网络将和现有 4G 网络在较长一段时间内共存，如何保证多网络融合、协调显得尤为重要。由于NSA 网络与SA 网络的互操作本质上还是LTE 与SA 的互操作。本文从 5G 系统间互操作出发，研究 5G 网络与 4G LTE 网络的融合。 多网协同机制 4G 网络包含 2 种 RRC 连接状态：RRC Idle 和 RRC Connected。5G 网络为了减少信令和功耗，引入了一种新的 RRC 状态：RRC Inactive。即 5G 网络包含 3 种 RRC 连接状态：RRC Idle、RRCInactive 和 RRCConnected。RRC 状态机制不仅影响终端功耗，而且影响接入时延。5G 的 RRC_INACTIVE 状态下没有空口连接，但终端和基站都保存终端的上下文，基站还保持与核心网的连接，可保证终端超级节点并且又能快速接入。4G 与 5G 网络之间的状态迁移如图 1 所示。 图 1：5G 系统间状态转移机制 考虑 RRC Inactive 主要用于mMTC 业务场景，本文主要基于空闲态和连接态开展 4G 与5G 模式互操作策略研究。5G 空闲态互操作机制主要是异系统小区间重选，5G 连接态互操作机制以异系统小区间切换和重定向为主。 5G SA 系统间互操作方案 协同组网方案 5G 和 4G 的互操作方案可分为基于N26 接口的互操作方案和无N26 接口的互操作方案， 对于基于 N26 接口的互操作，5G 和 4G 核心网紧耦合，5GC AMF 与EPC MME 通过该接口进 行上下文和会话信息传递；对于无 N26 接口的互操作，5G 和 4G 核心网松耦合，5GC 与EPC 之间无互通接口。 图 2：无 N26 接口的互操作方案 图 3：基于 N26 接口的互操作方案 终端注册方案 对于 5G 与 4G 的互操作，3GPP 协议对终端定义了单注册和双注册两种注册模式，单注册（Single Registration）指的是终端只能在 5G 或 4G 其中一个系统上注册，仅保存一套NSA （ 非接入层） MM （ 移动性管理） 状态， 是终端必选特性。 双注册（ Dual Registration）指的是 UE 可以在 5G 和 4G 两个系统上独立注册，EPC 与 5GC 各自保持独立的NAS MM 状态。是终端可选特性。 在单注册状态中，UE 同一时间内仅保持一种激活的移动性管理状态，可以是 5GC 的注册管理状态，或 EPC 的EPS 移动性管理状态其中之一，即 UE 同时仅接入 EPC 或 5GC 之一。 当UE 发生 4G/5G 间的互操作时，UE 会将当前的 EPS-GUTI 映射为 5G-GUTI（当由 4G 移动到 5G 时），或将当前的 5G-GUTI 映射为 EPS-GUTI（当由 5G 移动到 4G 时）。 在双注册模式中，UE 能够同时独立处理到 5GC 和EPC 的注册流程，同时存储 5G-GUTI 和EPC-GUTI，并且 5G-GUTI 和EPC-GUTI 均是由 5GC 或EPC 系统分配的，而不是互相映射得来的。支持双注册模式的 UE 可以单独地注册到 5GC 或 EPC，也可以同时注册到 5GC 和EPC。 5G SA 网络的互操作方案总结 5G SA 组网的互操作方案可以优先考虑基于 N26 接口的互操作方案，终端工作在单注册模式。该方案主要优点是 5G 和 4G 网络之间可以通过N26 接口传递终端的上下文和会话信息，以保持IP 地址和业务的连续性，并且切换相比重定向性能较好，切换带来的业务中断时长仅 100ms 级别，而重定向带来的业务中断时长预计将达到 1s 级别；且终端仅需以单注册模式运行，终端实现较简单。 5G SA 系统间互操作流程及配置 空闲态 4G?5G 重选流程及配置 4G→5G 重选 4G→5G 重选流程 当终端处于NSA 模式下的空闲态，也就是 4G 网络的空闲态时，会接收 4G 网络的系统 消息。4G 系统消息除 MIB、SIB