新浪科技综合|电信联通接连完成“不可能的挑战”_

文章图片
图1/6

来源：《IT时报》公众号vittimes
30秒快读
1、2020年，中国已建成全球最大5G网络。中国电信和中国联通更是挑战不可能完成的任务，在没有任何借鉴经验下，建成全球最大的共建共享5G网络，仅建网投资就节省600多亿元。
2、双方不仅在全球首创NSA共享，还成功向5G SA共享平滑演进，他们是怎么做到的？
2019年， 5G商用元年；2020年， 5G SA商用元年。
一直以来，中国电信大力推进5G SA技术创新，牵头制定全球5G SA指南，并且通过与中国联通共建共享，快速、高效推动网络建设，率先攻克NSA共建共享技术，率先实现NSA共享向SA共享平滑演进，率先实现5G SA规模商用。
这是中国运营商为全球5G发展贡献的中国式创新样板，为国际同行打开了5G发展新思路。

文章图片
图2/6

图源/Pixabay
还有一周时间， 2020年就将翻篇。这是充满挑战与压力的一年，也是充满速度和创新的一年。
这一年，虽然经历新冠肺炎疫情这只巨大的“黑天鹅” ，但是为了加快新基建进程，国内电信运营商克服重重困难，调高5G建设目标、加快5G建设速度，目前已建成全球最大5G网络，基站数量超70万个，全球占比近7成。
不仅于此，中国运营商还为全球同行树立了创新样板，中国电信、中国联通积极探索并率先在全球TOP10运营商之间全面开展5G网络共建共享，一举破解了投入、频率等资源受限和技术、管理等系列难题，高效、快速建成了一张覆盖广、网速快、感知好的高品质5G网络。双方合作一年来，已累计开通35万个5G站点，为全球最大的共建共享5G网络，仅建网投资就节省600多亿元。
如此规模巨大、成效显著的共建共享，在全球范围内绝无仅有，为其他运营商的5G网络建设提供了新思路、新方案、新模板。前不久，中国电信与中国联通联合申报的“5G共建共享关键技术研究与产业化应用”项目获得2020年度“中国通信学会科学技术奖”一等奖，这是对共建共享中国式创新的高度认可。

文章图片
图3/6

图源/网络
“却顾所来径，苍苍横翠微！”
共建共享中国式创新一路走来却是非常不易。从推动5G NSA共享，到共享网络下NSA向SA演进，还有解决5G共建共享环境下网络建设运维等方面各种难题，这些事情从来没有运营商做过，没有成功经验可以借鉴，中国电信和中国联通的技术人员攻克了一个又一个难关，成功实现“一张物理网、两张逻辑网、4G/5G高效协同、独立运营”的目标。
01
挑战不可能完成的任务
“2018年规模试验， 2019年预商用， 2020年规模商用” ，一直以来，我国5G发展按照这“三步走”战略在稳步推进。一直到2019年上半年，仍保持着这样的节奏。
不料在2019年上半年，韩国运营商和美国运营商之间掀起了“全球5G第一商用”争夺战，争相在这一年4月份推出5G规模商用服务，比之前预计时间大大提前。
在美韩5G商用进程提速的情况下，身处全球5G发展第一阵营的我国也加快了步调。 2019年6月6日，我国发放5G牌照，意味着5G大门正式打开，这比之前业界预期的时间早了半年至一年。
此时，因为5G NSA相比5G SA技术标准冻结的时间更早、产业链相对更为成熟，所以全球运营商都是在部署发展5G NSA ，我国运营商也在大力推动5G NSA建设。
但5G建设的难度众所周知，可以用“三个3”来概括：5G基站密度约是4G基站的3倍；5G基站单站的耗电量约为4G基站的3倍；单基站建设成本约是4G的3倍。
为破解5G巨大投资带来的巨大难题，共建共享被提上日程，希望能降低运营商5G投资和运行维护成本，并且快速实现5G网络覆盖。
但在5G NSA条件下，想要共建共享，难度非一般大，从来没有运营商进行NSA共建共享。在不少业界人士看来，这几乎是不可能完成的任务。
“5G NSA ，是基于4G网络做热点载波， NSA的控制逻辑其实是沿用4G” ，中国电信技术专家陈建刚表示。换而言之， 5G NSA依赖4G核心网（4G EPC），所有的调度、控制等等都依靠4G EPC 。
5G NSA条件下共建共享之所以难度很高，因为在保障双方运营商的4G用户体验以及运维操作方面都遇到非常大的压力。
要知道，中国电信和中国联通的用户体量都非常庞大，两家运营商的4G用户规模加在一起超过5亿。一旦因为NSA共建共享导致双方4G用户体验下降，无疑是场灾难。而且，要实现“不换卡、不换号”同时接入共享5G网络，和双方话音承载不同方案的兼容等方面都存在难题。 NSA环境下，打电话会优先到原来各自的4G网，电信优先到电信4G VoLTE上，联通优先到联通4G VoLTE及3G UMTS上，虽然双方共用NSA基站，但是语音通话时，两边存在不同的语音回落、触发、寻址等操作。
如果是在SA阶段，共建共享难度则会小很多。 5G SA有自己的核心网（5GC），无需考虑与4G紧耦合，也不会对4G用户使用体验带来风险。所以，当初业界共识是在SA阶段开展5G共建共享。

文章图片
图4/6

NSA和SA 制图：IT时报
只是SA产业链成熟度一直落后，而我国加快5G发展的号角已经吹响，为了快速推进我国5G建设，中国电信和中国联通向难而行，面对着5G NSA共建共享存在的巨大的困难和风险，双方下定决心要完成“这一不可能完成的任务” 。
02
全球首创NSA共享
将不可能变成现实
2019年9月9日，中国电信和中国联通签署了5G网络共建共享框架协议，约定在5G全生命周期、全网范围内共建共享一张5G精品网。
两家运营商的项目团队在没有成功经验和案例可借鉴的情况下，开始了共建共享研究探索，首先要攻克的难题就是，在NSA环境下实现共建共享。
当时团队研究了不少方案，主要有接入网共享、异网漫游等，经过各场景测试，最终双方选择了接入网共享方案。

文章图片
图5/6

图源/网络
在移动通信网络架构中，大致上可以分为接入网、承载网、核心网等部分。接入网共享，或者叫基站共享，两家运营商共享同一个物理基站，该基站双上联接入各自的核心网。同时，双方的承载网通过技术手段进行共享互通。
“在接入网共享方案中，核心网设备、计费等等都是独立的，这样在技术逻辑上实现双方4G用户基本不会受到5G NSA的影响，也可以保证用户不换卡、不换号就能用上5G 。 ”陈建刚表示。
总体路线虽然确定，但在实际中，不同地方甚至是同一地方的不同区域，网络环境千差万别。两家运营商在充分考虑双方4G现网频率策略、网络负荷、现网厂商等差异，综合考虑用户体验、实施速度、建设投资、维护难度等因素，创新性采用了双锚点、单锚点共享载波、单锚点独立载波等技术措施，因地制宜，根据不同地方不同环境，共建共享5G NSA网络，满足不同业务场景的需求。
前文提及， NSA依附4G ，它一定要“锚”住4G某个载波，比如1.8GHz ，才能和4G其他频率（比如2.1GHz、800Mhz）进行互操作。换而言之，两家运营商的NSA共享基站，要“锚定”4G基站，才能为用户提供服务。
所谓双锚点，就是双方的4G基站都做锚点，锚定同一个5G基站。两家运营商分别管理自己的锚点，锚点之间不共享，只共享5G基站。这样做的好处是，在对4G改造较小的情况下，快速实现5G网络共建共享，但不足之处在于“要求太高” ，需要两家运营商使用的4G基站都是同厂商。而NSA单锚点方案则适用合作双方4G基站不同厂家的区域，适用的范围更加广泛，通过对现有4G改造或者新建4G锚点，实现4G和5G基站均共享。
在技术人员的努力之下，双方技术人员携手攻克了NSA共建共享关键技术，将“不可能”变成了“可能” 。中国电信和中国联通创新地采用接入网共享，核心网独立建设，双方各拥有一张逻辑上端到端可管可控的5G网络，支持用户不换卡、不换号同时接入共享5G网络。
现在，双方共建共享数十万个5G基站，锻造了一张高品质5G网络， 4G用户体验也没受到影响。 “我们做完以后，不少国外运营商来我们这里学习。 ”陈建刚说道。
03
成功向5G SA共享演进
解决运维难题
只有SA才能发挥出5G的全部“武功” ，从NSA向SA演进，是全球运营商的共识。
但是如何从NSA演进到SA呢？
在没有开始实施NSA共建共享之前，中国电信曾考虑利用双模基站方式来解决NSA向SA过渡的问题。所谓双模基站，就是同时支持SA和NSA两种模式。后来由于在NSA阶段开展共建共享，再利用双模站方式向SA演进已经“不合时宜” 。

文章图片
图6/6

图源/Pixabay
此时采用双模基站，网络架构和网络调度会变得极其复杂。通俗来讲， 1个5G基站会被4个“脑袋”（核心网，包括双方的5G核心网、4G核心网等）指挥调度，同时24条“腿”要不停地忙着跑（基站间互操作关系多达24个）。
在此模式下，寻址、接续、控制、调度过程将非常复杂，网络优化、切换参数也是异常复杂，基本无法维护，用户体验更是难以保证。就好比有一位士兵（基站）操演，要接受四位军官（核心网）指挥，自己还被要求完成多达24套动作，难度可想而知。
如果过渡期解决不好，一方面会导致部分5G用户无法有效体验SA网络，另一方面不利于SA用户发展， SA用户规模上不去，导致SA网络闲置。
经过探索研究，中国电信和中国联通破解了这道难题，采用双模终端手机自适应NSA/SA网络的演进技术，包括终端自适应网络的企业标准、边界干扰控制技术、分区协同技术的应用，成功地解决了共享的NSA向SA演进的路径问题，并在今年11月全球首发SA商用。
所谓终端自适应网络技术，就是在NSA覆盖区域内，NSA+SA双模手机自适应判断网络制式使用NSA模式。在NSA覆盖区域外，采用SA网络进行组网，双模手机可自适应网络使用SA模式。 “手机根据网络情况自己适应，没有必要全网开成双模站。 ”陈建刚说道。
终端自适应网络方式能够普及推广，不仅是运营商努力，更是产业链的整体推动。目前，支持终端自适应网络功能的手机终端在百款左右，很多新机在发布时就已支持，已上市的一些手机也支持OTA方式升级。
在中国电信、中国联通双方共同运营一张网络的过程中，同时还面临着共享网络边界问题、异频切换问题、双方网络的优化参数和差异等诸多问题。双方项目团队通过一些针对性的研究，系列化的创新解决方案，保障了网络的运行质量和双方业务、用户的感知一致。
中国电信和中国联通携手开展的5G共建共享不仅是中国的重大创新，也是世界的重大创新，这对全球5G发展都极具意义。
【新浪科技综合|电信联通接连完成“不可能的挑战”】作者/IT时报采访人员钱立富