5G 共建共享策略研究
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目 录
1. 引言 .................................................................. 3 2. 5G共建共享方案研究 .................................................... 3
2.1 5G网络共建共享基本方案 ............................................. 3 2.2 5G网络共建共享方案利弊对比分析 ..................................... 6 2.3 5G共建共享技术方面研究 ............................................. 7 3. 结束语 ............................................................... 13 参考文献 ................................................................. 13
5G 共建共享策略研究
【摘要】本文从运营商不同的共建共享需求出发，深入研究了各种需求相应的共建共享方案， 然后阐述了这些共建共享方案的利弊，从而根据不同需求部署最有利的方案，以达到投入最少而收益最大的效果，因此对运营商低成本、高效率建设 5G 网络具有一定的参考价值。 【关键词】5G 网络、共建共享、低成本、高效率
1. 引言
随着工信部在 6 月 6 日正式发放 5G 牌照，5G 市场和消费成为国内关注热点。对于运营商来讲，如何低成本、高效率建设 5G 网络，成为其研究的焦点问题。由于 5G 基站频段高， 发射信号损耗大，因此需要建的基站相比 4G 多很多，这样 5G 站址密度更大；另外 5G 设备费用高，耗电量大，建设 5G 网络相比于 4G 需要高的成本。因此为降低建设 5G 网络的成本， 共建共享方式将成为必然。
2. 5G共建共享方案研究
2.1 5G网络共建共享基本方案
基于运营商的深度合作和网络共享技术涉及到的技术手段，网络共享方式可以分为以下几种：包括基础设施的共享、漫游、MOCN（载波是否共享两种方式）和 GWCN（也分为载波是否共享两种方式）。基础设施的共享不涉及物理设备的共享，而其余几种都可以共享接入网的物理设备。5G 共建共享建网方案如下图 1 所示：
图1 5G网络共建共享基本方案示意图
2.1.1 5G基础设施共享方案
基础设施的共享是比较常见的方式，从铁塔到机房，从电源到方舱，这些东西都可以进行
共享，但是每一个运营商的具体网元，BBU、RRU这些设备，还都是独立运营的，网管、核心网也都完全独立，平常的网络操作也不需要协同配合。基础设施的共享主要解决选址困难问题，是最常见的网络共享方式，多个运营商共用站址、机房、传输和塔台等。
2.1.2 5G漫游共享方案
漫游也是最常见的网络共享方案，国与国之间、运营商区域与区域之间，最常见的共享方式就是漫游。漫游方式的共享一般是两个或者多个运营商在一个国家的部分区域部署整个网络，在没有部署自有网络的区域则与其他运营商签署漫游共享协议，在自有网络覆盖的地区中，用户接入归属网络，在自有网络覆盖以外的地方，则允许用户接入签有漫游共享协议的网络。
漫游场景时所有的非主运营商需要和主运营商的核心网对接，通过对接的接口和主运营商共享某一区域的接入网基础设备。在运营商A和运营商B彼此的独立区域内，是完全不相干的两张网络，运营商之间的耦合性低，操作及运维简单，在对方区域内的网络质量，则完全取决于合同签订的具体情况。通过漫游，可以给客户带来很大方便，但是在用户漫游期间， 要受到当地运营商网络的控制，自主性受损。5G漫游共享如图3所示
图3 5G漫游共享示意图
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2.1.3 MOCN共享方案
MOCN（Multiple Operator Core Network）在3GPP上定义为一种在站点共享的基础上， 进一步共享接入网RAN设备的共享方式，该共享方式各个运营商拥有各自独立的核心网。RAN 侧根据UE在接入信令中提供PLMN信息，为UE选择合适的核心网元，运营商之间的耦合性高， 失去无线网络独立控制权，业务差异化缩小，需要共同协商无线侧参数配置和运维等。
运营商将协议规定的MOCN方式下的独立载波方式单独定义为Multi-Operator Radio Access Network，即MORAN，该共享方式运营商拥有独立的无线载波资源，运营商之间耦合性较低，可以进行独立无线侧参数配置。MOCN通常认为是载波不独立，也即载波共享。MOCN 和MORAN是运营商在保持网络独立性的基础上，快速进入新市场的便捷方式，是在共享基础设施的基础上，进一步共享了基站设备。唯一区别在于MORAN载波独立，而MOCN载波共享。被共享的运营商可以收取费用，而主动进入的运营商则可以节省大量的网络建设开支，且保持自身网络独立性。MOCN共享方案如图4所示：
图4 5G MOCN共享方案示意图
2.1.4 GWCN共享方案
GWCN（Gateway Core Network）是一种不仅共享了站点和接入网RAN侧，而且也共享了部分核心网给非主运营商的共享方式。在这种共享方式下接入网侧透传UE信息给核心网，然
后共享的核心网元为UE选择合适的核心网，这种共享模式下主运营商与非主运营商间的耦合性最高，主运营商会失去RAN侧和部分核心网元的控制权，其业务差异性也减小，且需要主运营商和非主运营商一起协商接入网以及部分核心网元的参数配置和日常运维等。核心网共享由于GWCN方案一般来说不是无线这边方案的重点，也就是说一下，即使是想要共享核心网， 最好和计费相关的网元不要拿出来共享。另外，目前5G协议里不支持GWCN共享方式，所以这里也不详细对共享载波和独立载波进行分说。GWCN共享方案如下图5所示：
图5 5G GWCN共享方案示意图
2.2 5G网络共建共享方案利弊对比分析
2.2.1 基础设施共享方案利弊分析
基础物理设备成本降低，各运营商无线设备独立，操作维护简单，不涉及具体网络设备， 但是供电和传输是多套运营商设备的叠加；
2.2.2 MOCN共享方案利弊分析
MOCN为共享载波共享方式，共享RAN侧全部设备，包括BBU、RRU和AAU，通过共享多个运营商的小段共享载波来组成一个大带宽的连续共享载波，和基础设施共享相比进一步降低了费用。缺点是运营商之间的耦合度高，协调和管理成本高，动态资源分配，难以保障资源可用性，移动性管理复杂，同时需要足够的统计数据和计费策略，从而支持根据资源使用状况分摊费用。
MORAN为独立载波共享方式，RAN侧仅共享BBU，RRU和AAU主运营商和非主运营商相互独立，且主运营商和非主运营商需要独立配置和管理各自载波，主运营商只是提供接口给非主运营商，因此日常运维相对简单，但是主运营商和非主运营商间也有一定耦合。
2.2.3 GWCN共享方案利弊分析
相比其他网络共享方式可以共享更多的网络设备，理论上会带来最多的效益，缺点是在核心网云化后，核心网的部署和成本都进一步下降，所以核心网共享带来的增益会下降，但是网络改造续维护工作量却增大，投入产出比较低，并且核心网共享增加运营商管理复杂性；
2.3 5G共建共享技术方面研究
本节以MOCN共建共享方案，也即RAN侧共享为例,详细介绍了共建共享方案中UE注册、移动性管理、资源管理、传输共享、网管共享等方面技术。
2.3.1 用户注册流程研究
在MOCN共建共享方案中，GNB根据接收到信令中的PLMN来为用户选择相应的核心网元。对于MOCN共建共享模式，5G小区在广播消息中携带主运营商和非主运营商的PLMN，用户通过读取广播消息并进行解码来获取相对应PLMN信息，共享GNB通过用户选择的PLMN将其路由到对应的核心网元上，主运营商和非主运营商用户均连接在共享载波上。通过这一流程可以看出，虽然载波是共享的，但是核心网还是彼此独立的。MOCN共建共享方式下UE注册流程如下图6所示：
图6 MOCN共享方式下UE注册流程示意图
对于MORAN独立载波共享方案，由于主运营商和非主运营商能够使用各自的频点来广播各自的PLMN信息，主运营商和非主运营商用户通过识别各自广播信道中的PLMN来接入到相应的网络中，然后在和相应的核心网元进行连接。MORAN共建共享中UE注册流程如下图7所示：
图7 MORAN共享方式下UE注册流程示意图
2.3.2 移动性管理机制研究
总体上来说，无论是5G和4G间的互操作，还是5G内部共享基站和非共享基站的互操作， 均是基于PLMN进行的。从GNB角度来看，GNB的功能就是需要合理的选择目标基站，同时将相应的PLMN ID通知给相应的网元。协议中要求源侧GNB优先选择支持当前服务小区PLMN的小区作为切换的目标小区，如果没有支持当前服务小区PLMN的可用小区作为切换目标时，再根据移动限制列表去选择其他PLMN。不管是在MOCAN还是MOCN模式下进行S1/N2和X2/XN切换时， 均是通过根据PLMN去选择目标小区。对于S1/N2切换，源侧GNB通过切换请求中携带的 TARGETID通知给AMF/MME，AMF/MME通过HANDOVER REQUEST中的Source to Target Transparent Container中携带的Target Cell ID通知给目标侧。对于X2/XN切换，源侧基站通过HANDOVER REQUEST中携带的Target Cell ID通知给目标基站。移动性管理如图8所示：
图8 5G移动性管理机制示意图
2.3.3 资源分配机制研究
资源分配可以分为空口资源的分配和RRC用户数的分配。 （1）空口资源的分配
在MOCAN共建共享方式中，主运营商和非主运营商分别使用各自载频，又由于无线频段
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的隔离而不需要专门的管理；在MOCN共建共享方式中，由于使用相同的空口资源，则需要明确主运营商和非主运营商空口资源的划分、负荷控制以及参数配置等内容。根据不同运营商的需求，无线空口资源划分可以分为静态和动态两种。静态划分即给运营商分配固定的无线资源，即分配固定的RB数目；动态划分即可以根据两家运营商的负荷情况分配相应的RB数目。 （2）RRC用户数的分配 RRC用户数的分配功能指的是不同运营商按划分的小区RRC用户数比例来分配小区各自
可以接入的RRC用户数，具体地当UE所在的小区所支持的PLMN数大于1、根据UE当前的服务 PLMN、后台配置的运营商分配的RRC用户数资源比例和对小区的接纳进行控制和调整。特别地对于初始新接入的UE，由于RRC连接建立完成后才能知道UE的服务PLMN是什么，UE在RRC 连接建立完成消息中才将Selected PLMN带给GNB，所以对于初始新接入的UE，需要将小区用户数接纳控制挪到RRC连接建立完成后进行，如果接纳成功，则继续后续的接入流程，如果接纳失败，则释放UE，给UE发RRC连接释放消息。
2.3.4 传输共享方案研究
传输共享方式一般可以分为三种，方案一是非主运营商共享主运营商的全部传输设备； 方案二是非主运营商共享主运营商的部分传输设备；方案三是非主运营商和主运营商分别使用各自的传输设备。 （1）传输共享方案一
非主运营商共享主运营商的全部传输设备，在核心层实现非主运营商和主运营商的互通。主要应用场景是不依赖于共享机房，不限定CU/DU合设方式。该方案缺点是在共享区域增加了租方核心层的互通时延，在共享和非共享交界区域租方XN（SA组网情况下的共享NR 与非共享NR直接）、X2（NSA组网下）传输时延大幅增加。共享主运营商全部传输设备如下图9所示：
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（2）传输共享方案二
非主运营商共享主运营商的部分传输设备，在传输侧实现非主运营商和主运营商的互 通。主要应用场景是不依赖于共享机房，不限定CU/DU合设方式。该方案对非主运营商来说， 接口时延相对核心层互通时延小；该方案缺点是不同运营商需要独立建设其传输网络，此时传输网络节点多，波及大，跨运营商间的传输网络要支持互操作基本上是不可行。共享主运营商部分传输设备如下图10所示：
图10 共享主运营商部分传输设备示意图
（3）传输共享方案三
该方案是非主运营商和主运营商分别使用各自的传输网络，主要在CU/DU合设的DRAN场景应用。非主运营商和主运营商能够共享机房，缺点是非主运营商和主运营商的传输设备都能够满足5G大带宽的需求。非主营商和主运营商各自独立传输网络如下图11所示：
图11 非主运营商和主运营商各自独立传输网络示意图
2.3.5 网管共享方案研究
网管共建共享方案通常可以划分为两种模式：租赁模式和合资模式，租赁模式是所有的资源由主运营商管理，非主运营商所需的资源由主运营商以租赁方式进行共享，且其仅有读取共享资源的权限。租赁模式是网管共享推荐模式，因为该方式授权和管理简单。网管共建共享另一中模式是合资模式，即实力相当或悬殊不大的两家、甚至多家运营商为提高网络共享模式下的运维效率，联合成立一家合资运维公司，负责共享网络的规划、部署、运营和维护。网管租赁和合资优缺点对比如表1所示：
共享模式 租赁 优点 缺点 主运营和非主运营商策略本身已决定新进实力较弱的运营商可借助现网中实力较强入或弱势运营商的市场选择、网络覆盖、的运营商，快速扩展网络覆盖并获取用质量严重依赖于主运营商，且其所开展的户，进行差异化的细分市场和业务定位来业务也不能与主运营商形成正面的竞争关避开竞争的焦点、形成良好的互补关系。系，共享策略仅能提高其市场生存能力，由于建网和运维主要以主运营商为主，协难以协助其成为市场主流运营商 作关系相对简单 合资 合资公司作为第三方实体，可有效协调两运营商之间同质化加深，竞争差异化降家运营商的网络要求，提升运维效率；第低。由于合资公司力量均等，互相渗透三方独立子公司的存在有利于降低投资方多，日后一方想要退出时造成较大影响，的风险 困难增加。 表格1 网管租赁和合资优缺点对比
3. 结束语
本文围绕中运营商5G共建共享的需求，对5G共建共享的基本方案分进行了详细说明， 并阐述了各个方案的利弊，这样运营商可以根据其实际需求选择相应的共享方案进行实施， 最后对共建共享方面的技术进行了研究，这对主流运营商的5G共建共享方案提供了参考。
参考文献
[1]3GPP TS 23.501. System Architecture for the 5G System; Stage 2[S].2019.V16.0.2
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