5G网络NSA终端空闲态与连接态策略

黄 亮

（中国联通长沙分公司，湖南 长沙 410000）

1 5G组网架构与option3X介绍

1.1 5G组网架构简介

3GPP协议定义了多种5G网络部署方式，根据5G控制面锚点不同区分为两大类：独立组网（SA）和非独立组网（NSA）。

（1）SA（独立组网）：5G无线网与核心网之间的NAS信令（如注册，鉴权等）通过5G/eLTE基站传递，5G/eLTE可以独立工作。

（2）NSA（非独立组网）：5G与4G共同工作的网络架构，无线网与核心网之间的NAS信令（如注册，鉴权等）通过锚点基站传递，无法独立工作。

图1 国内三家运营商5G组网演进结构图

图1中，网络架构演进的主导思路是先以NSA非独立组网方式为主，随后向NSA/SA混合组网方式过渡，最终向以SA独立组网方式演变。建网初期均选择的是NSA架构无线网共享方案，其主要原因分析如下：

（1）NSA组网又被称为非独立组网方式，从字面上就很好理解，它所采用的基站并不是独立的，而是与原有的4G基站相互协调来提供快速的5G网络，NSA在前期的优势十分明显，具有建设快、成本低等优点。

（2）SA组网又称为独立组网，采用的基站只有5G基站，并没有与原先的基站进行搭配，它的优势就是低延迟。但是它也存在着无法避免的缺点，那就是建设成本高。

以目前国内三大运营商严控运营成本的实际情况来看，选择以NSA方式组网无疑是性价比最高的一种方案。

1.2 option3X介绍

在NSA组网方式中又可以细分为Option3、Option3a和Option3x三种方式，初期推荐采用NSA option3X组网架构，4G与5G NR新空口双连接（ENDC）的方式，4G基站（eNB）做为为主站（作为控制面锚点），5G基站（gNB）作为辅站传输用户面数据。相较于 Option3和 Option3a，option 3X LTE eNB与NR gNB采用双连接的形式，同时数据可以动态分流且避免了分流部分数据对现网影响，在网络部署初期，Option 3X更具有优势。

NSA组网模式下，从4G网络演进到5G，5G的信令是由4G基站承载，因此，4G原有基站须升级为增强型4G基站，也就是锚点，同时增加了X2信令接口，负责4G增强型基站与5G基站之间的信令连接，管理5G的用户接入和5G用户面数据传输。因此，在NSA组网模式下，4G基站作为5G的锚点，负责控制面信令传输，对于用户的驻留和保持至关重要，锚点优化也是NSA组网的重点。

NSA Option3模式下，LTE eNodeB要作为NR锚点，对LTE eNodeB处理能力要求很高。Option 3X作为Option3的优化方案，将NR作为数据汇聚和分发点，充分利用NR设备处理能力更强的优势，便捷提升网络处理能力。

图2 5G两种模式组网结构图

2 空闲态策略

2.1 5G图标显示原理

GSMA协议规定四种配置终端可以显示5G图标，如表1所示。

表1 5G终端状态表

表1中，Config.D中配置表示终端在IDLE状态下当接入到可以支持NSA的LTE小区中，无需检测NR的覆盖，终端便可以显示5G图标。该指示参数在SIB2消息内携带（3GPP 36.331）。

图3 SIB2消息图

2.2 空闲态配置

（1）业务分析。当NSA终端用户进入到NSA部署区域时，由于目前大网网络均部署为纯LTE模式，因此终端大概率情况下会驻留到LTE大网网络上，并不会马上切换到NSA锚点站上。此时用户为空闲态，无高速数据业务需求，客户的感知点位：终端能显示5G图标，能给用户提示进入了5G区域，和普通2G，3G，4G用户区分开来。

（2）应对策略。在空闲态下用户不会进行上下行业务，因此无需NR提供高速上下行业务，当前需要仅仅为NSA终端能够显示5G图标。可以采用Config D设置，将NSA区域内非锚点站（能与NSA锚点站同覆盖区域）均开启Config D设置，将基站上所有小区UpperLayerIndicationR15参数设置为1，终端有NSA能力在所有打开功能的小区下均能显示5G图标，提供和普通2G，3G，4G用户进行区分。

图4 5G终端图标显示及信令

3 连接态策略

3.1 连接态切换原理

异频、异系统间连接态互操作一般采用切换、重定向的方式，测量事件有A1，A2，A3，A4，A5等，切换参数包括自动测量门限及切换判决门限等。为保持用户在空闲态和连接态的驻留一致性，连接态移动性参数与空闲态参数需尽量保持一致。针对不同的优先级策略，可使用不同的切换策略事件和参数，不同切换类型的切换原理及相关参数示例如表2所示。

表2 小区切换参数

3.2 锚点载波面临问题

当前，锚点载波大部分采用B1 375（5M）频点，与大网LTE B3（1650，1500）B1（500）均为异频。需要进行异频切换才能进入锚点载波。使用普通A3，A5进行切换时会基于当前区域内LTE小区RSRP值，以及A1，A2，A3，A5的门限值。因此会出现如下几种问题：

（1）当A2门限设置较高时，会出现测量不及时，在近处NSA终端无法测量锚点载波信号，以致于无法进行切换。

（2）当A2门限设置较低时，会出现终端测量负荷高，区域内终端体验下降。

（3）当A3，A5门限正常设置，NSA终端基本会在大网间进行切换。

（4）当A3，A5门限针对锚点载波设置较低时，会导致大量4G用户随着NSA用户一同切换到锚点载波上，由于当前锚点大部分使用的5M带宽，会造成锚点载波拥塞问题。

3.3 定向切换原理

当前的NSA组网模式，如果锚定小区优先级不是最高，则存在NSA终端无法及时占用锚定小区的问题。例如，电信将FDD2100中的5M频段作为锚点小区，但是由于多频组网策略需要，锚点站一般不会定为最高优先级，那么就存在NSA终端可能无法及时占用锚点站小区，进而无法进行5G业务的问题。5G UE接入非锚点小区，如何及时迁移到锚点小区是当前NSA终端移动性策略遇到的重要问题。

基于终端NSA用户能力进行载波定向切换功能能够较好解决以上问题，该功能为当UE进入NSA部署区域内的非锚点载波上时，UE会在小区上报自己的UE能力：对于普通终端，不具备ENDC能力，则进行普通A3，A5切换，不额外下发判决条件；对于NSA终端，具备ENDC能力，基站会在UE上报UE capability之后，下发RRC reconfiguration消息中携带锚点载波相关信息。终端无法满足A2条件便可发起测量锚点载波，当测量有锚点载波信号时（大于门限值），终端便使用独立A5事件判决切换（和普通A5事件门限区分）。

3.4 连接态配置

3.4.1 参数配置

表3 载波定向切换参数配置表

载波定向切换功能如表3参数需要进行配置：

（1）需要检查actifho（异频切换开关）是否开启。

（2）修改actendcho为true。

（3）增加MODPR整个MO，使用默认值配置（在基站上配置会出现refFreqListNaccGeran/refFreqListSrvcc Gsmb删除掉）。

（4）在MODPR中配置freqLayListEndcHo为需要设置锚点载波的频点。

（5）修改autoAdapt为false。

（6）修改actSelMobPrf为true。

（7）配置actendcho后所有LNHOIF下需要配置thresholdRsrpEndcFilt或 thresholdRsrqEndcFilt（ 建 议 使用RSRP即可）。

3.4.2 定向切换流程

（1）终端接入非锚点小区（已开启定向切换功能），基站下发测量配置信息。

图5 测量配置信令

⊙ A5-Threshold1-本站（非锚点站）RSRP低于门限：97-140=-43。

⊙ A5-Threhold2-目标站（锚点站）RSRP高于门限：0-140=-140。

⊙ Time to Trigger 触发时间为40 ms。

⊙ 基于RSRP触发。

（2）终端测量到锚点载波信号，上报measurement，触发A5（必须邻区关系available，切换正常）。

图6 A5切换信令

图7 A5切换成功信令

⊙本站（非锚点站）RSRP测量值：48<97。

⊙目标站（锚点站）RSRP测量值：60>0满足条件。

⊙40ms基于RSRP触发切换。

（3）切换成功信令如图7所示。

4 结束语

（1）空闲态：基站升级到SRAN19及以上版本，开启R15Indicator功能后，5G终端可以在当前站点下显示5G图标，由于空闲态无需进行业务，因此有5G图标即可，用户不会因为没有实际的gNB进行业务而导致感知效果差。通过查询确定与锚点站存在邻区关系的站点，修改Primplmn Upper Layer IndicationR15为1后，功能生效，该参数仅对5G终端有效，不会对普通4G用户造成影响。同时控制了显示5G的范围，保证用户需要进行业务时能够通过连接态的配置切换到锚点NSA站点上。

（2）连接态：锚点站区域内非锚点载波开启载波定向切换功能，5G终端在进入锚点站区域内，从非锚点载波识别到终端ENDC能力后，将终端通过A5事件切换到锚点载波上。

开启定向切换功能可以保证，5G用户在需要进行业务（初始接入）时，可以迅速切换到锚点站上，保证用户5G使用体验，提升用户使用感知！