5G建网成本投入巨大，加上覆盖密集、对站址分布的要求高，站址获取的难度增大。为了尽量避免网络基础设施的重复建设，节约网络整体投资，缓解5G网络建设面临的巨额资金压力，加快推动5G的商用步伐，探索非独立组网(Non-Standalone，NSA)下基站共享技术成为实现降本增效的必要途径。5G建设初期，NSA组网在快速部署5G方面具有很大的优势，其在原有4G基站的基础上进行升级，在5G建设初期即可实现大规模快速的5G信号覆盖。基站共享主要采用单锚点和双锚点两种方案，以及独立载波和共享载波两种载波共享方式，锚点站与共建共享运营商原4G基站、3G基站形成多频段组网。
本文着重阐述NSA组网单锚点方案下独立载波和共享载波与原4G、3G基站的多频段组网互操作策略，包括不同频段、异系统间用户驻留、重选及切换策略[1-2]。
1 NSA单锚点方案
NSA接入网共享的单锚点方案中，5G基站和4G锚点基站同时共享，5G基站和4G锚点基站为同厂家设备。独立载波指采用承建方的4G基站做锚点，两家运营商各自拥有独立的频谱资源，只共享硬件资源，即物理设备共享，内部逻辑独立，共建共享运营商双方各使用一个载波，在各自小区内独立广播自己的PLMN号。独立载波指采用承建方4G基站做锚点，运营商之间共享接入网资源，包括频谱共享和硬件资源共享，即物理和逻辑都共享，锚点站运营商用户共用1个载波，共用1个小区，此小区既广播运营商A的PLMN，又广播运营商B的PLMN。具体实现方式如图1和图2所示。
2 多频段组网互操作技术
多频段组网互操作包括不同频段、异系统间用户驻留、空闲态重选、连接态切换等。在5G网络建设初期，为保证用户在移动过程中的业务连续性，需考虑异频段异系统网络的互操作，并合理配置空闲态和连接态的互操作参数。本节从多频组网互操作总体策略以及空闲态和连接态互操作具体策略两方面阐述运营商共建共享下多频段组网互操作的实现机制[3-4]。
2.1 总体策略
2.1.1 差异化选网
单锚点独立载波和共享载波方案的多频组网互操作均采用基于频率优先级的差异化选网策略。频率优先级分为通用频率优先级和专用频率优先级。通用频率优先级通过系统广播消息下发，用于UE空闲态驻留，专用频率优先级通过RRC release的IMMCI(idle Mode Mobility Controll Info)字段下发，专用频率优先级的优先级更高。结合终端识别(即：识别NSA或4G用户)，即使4G频段(非锚点)和4G锚点频段的通用频率优先级一样，如果4G锚点频段的专用频率优先级更高，NSA用户即使一开始驻留在4G频段，也会在RRC release之后通过专用频率优先级重选回4G锚点频段。对于原有的4G用户，则尽量承载在原有的共享前的4G频段(非锚点)中，即使一开始驻留在4G锚点站，也会在RRC release之后通过专用频率优先级重选回4G频段。具体流程如图3所示。
差异化选网技术将终端制式识别与传统通用频率优先级和用户级专用频率优先级相结合，可引导用户至不同的网络进行驻留。在下发专用优先级列表前，先进行终端类别判断，精确区隔用户，针对NSA用户，4G基站和NSA共享锚点基站都会在RRC release之后下发专用频率优先级，让驻留在NSA共享锚点基站的NSA用户继续驻留，让原本驻留在4G基站的NSA用户重选至NSA网络。
2.1.2 频率优先级配置
独立载波和共享载波锚点站与两家运营商原4G基站、3G基站形成多频段组网。
例如：运营商A同时存在4G多个频段，包括800 MHz、900 MHz、1.8 GHz和2.1 GHz等交叠组网架构。其中，2.1 GHz用作室分+部分热点宏站，1.8 GHz用作城区连片覆盖，作为数据业务基础层；低频段800 MHz或900 MHz作为基础覆盖层连续覆盖，并可以服务于VoLTE业务。
下面以2.1 GHz独立载波和1.8 GHz共享载波为例，阐述运营商共建共享下的频率优先级配置情况。
(1)2.1 GHz独立载波频率优先级设置
在2.1 GHz独立载波方案下，承建方2.1 GHz 4G基站做为锚点，可将通用频率优先级设置为最高或次高，专有频率优先级设置为最高；可将1.8 GHz 4G基站(非锚点)通用频率优先级设置为最高或次高，专有频率优先级设置为最低；保证在共享区内NSA用户最终驻留在2.1 GHz锚点站，4G用户最终驻留在4G(非锚点)站。结合现网情况，频率优先级设置可有多种组合方案。
对于NSA用户，空闲态时依据专用优先级，通过IMMCI锚定在2.1 GHz锚点层 。连接态时NSA的异频切换参数组合与LTE用户解耦，在2.1 GHz通过给NSA和LTE用户设置不同的切换测量门限，尽可能保证NSA用户切换到锚点层。VoLTE业务时NSA用户可驻留在2.1 GHz进行VoLTE业务，也可切换至相应4G网络进行业务。
(2)1.8 GHz共享载波频率优先级设置
在1.8 GHz共享载波方案下，承建方1.8 GHz 4G基站做为锚点，可将通用频率优先级设置为最高或次高，专有频率优先级设置为最高；可将2.1 GHz 4G基站(非锚点)通用频率优先级设置为最高或次高，专有频率优先级设置为最低；保证在共享区内NSA用户最终驻留在1.8 GHz锚点站，4G用户最终驻留在4G(非锚点)站。
对于NSA用户，空闲态时NSA用户依据专用优先级，通过IMMCI锚定在1.8 GHz锚点层。连接态时NSA的异频切换参数组合与LTE用户解耦，在1.8 GHz通过给NSA和LTE用户设置不同的切换测量门限，尽可能保证NSA用户切换到锚点层。VoLTE业务时运营商A及运营商B NSA用户可驻留在1.8 GHz进行VoLTE业务，也可切换至相应4G网络进行业务。
2.2 多频组网互操作具体策略
本文从2.1G独立载波和1.8G共享载波两个方面阐述多频段组网下用户空闲态和连接态互操作具体策略，主要包括空闲态重选及连接态切换策略。2.1 GHz独立载波方案作为重点详细阐述，1.8 GHz共享载波方案从分析与2.1 GHz独立载波的不同之处入手，给出相应的用户重选及切换实现方案。
2.2.1 2.1 GHz独立载波互操作策略
(1)空闲态重选
空闲态重选参数主要包括启动测量门限和重选判决门限。通用频率优先级配置为：2.1 GHz=1.8 GHz>800 MHz或900 MHz，用户优先驻留大带宽频点，确保UE能够获得更好的数据业务体验。
(2)连接态切换
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1所示。
优先使用1.8 GHz或2.1 GHz，仅在1.8 GHz弱覆盖盲区异频切换到LTE 800 MHz或900 MHz上。当仅有数据业务的UE处于LTE 800 MHz中近点时基于频率优先级切换算法及时切换到1.8 GHz上。
不同优先级的频段同站同覆盖时，基于频率优先级的异频切换测量配置在服务小区信号质量大于A1门限时下发，当用户位于低频段小区且满足A1门限时，基站可控制该终端切换到高优先级频点，可以实现低频段小区将部分负载均衡到高频段小区。
2.2.2 1.8 GHz共享载波互操作策略
与2.1 GHz独立载波不同之处在于，1.8 GHz共享载波方案在锚点内只配置一个载波，双方共用这个载波。2.1 GHz独立载波下共享运营商双方各使用一个载波，在各自小区内独立广播自己的PLMN号；而1.8 GHz共享载波下锚点站共享运营商用户共用1个小区，此小区既广播运营商A PLMN号又广播运营商B PLMN号，如图4左侧所示。
在1.8 GHz共享载波情况下，当从共享载波站（两家运营商同载波、同小区）的频段F3向非共享区运营商A非共享站频段F1和运营商B非共享站频段F2进行（异频）空闲态重选和连接态切换时，不同运营商基于运营商PLMN号分别配置邻区列表，并根据自身需要设置各自不同的重选、切换参数。这就需要基于PLMN号来区隔用户，并以PLMN为索引，设置两套重选、切换参数，针对不同用户下发。
本节着重阐述1.8 GHz共享载波与2.1 GHz独立载波的不同之处，即：共享载波可设置基于PLMN号来区隔用户，设置差异化的重选、切换策略。与2.1 GHz独立载波情况类似的内容在本文内不再赘述。
(1)空闲态重选
在1.8 GHz共享载波情况下，可以设置以PLMN号来区隔用户，为用户配置不同的异频测量优先目标，并采用差异化的重选策略机制，不同运营商可以使用自身不同的阈值，实现不同的用户重选至不同的目标归属网络中，避免乒乓重选和多次重选，避免重选至非共享区的非归属运营商网络。具体实现方法如下：
①基于PLMN来区隔用户；
②以PLMN为索引，设置各自重选参数，分别针对不同运营商归属用户进行下发；
③用户在重选时，优先测量自己专属的异频测量目标和采用自己专属的重选参数，直接重选至本方的非共享载波，避免搜索它方的非共享基站信号，加快重选时间。
不同PLMN与不同频段的重选参数结合的示例如表2所示。
(2)连接态切换
在1.8 GHz共享载波情况下，可以采用结合PLMN号来区隔用户，不同PLMN号设置异频测量优先目标频段不同，并在共享载波的小区内针对不同归属用户设置不同的切换机制和测量目标、测量参数，实现共享载波小区向不同运营商的非共享区切换。具体实现分为如下步骤：
①系统设置两套不同的切换参数集；
②在RRC-connected状态下，基于PLMN来区隔用户以进行不同的测量（通过RRC-connected信令）；
③对PLMN1的用户优先启动对F1频段的异频测量，对PLMN2的用户优先启动对F2频段的异频测量；
④分别设置不同A4、A5时间门限值，各自归属用户采用不同的触发门限，上报事件给不同的目标小区；
⑤基站实行不同的切换判决，针对用户归属分别采用不同的切换机制，至不同目标小区，避免乒乓切换。
不同PLMN与不同频段的A4/A5事件结合的示例如表3所示。
3 结论
NSA组网下共建共享基站主要采用单锚点和双锚点两种接入方案，以及2.1 GHz独立载波和1.8 GHz共享载波两种载波共享方式，锚点站与两家运营商原4G基站、3G基站形成多频段组网。
单锚点2.1 GHz独立载波和1.8 GHz共享载波的多频组网互操作均采用通用频率优先级与专用频率优先级相结合的差异化选网技术，使NSA用户驻留锚点层，4G用户驻留原4G网络。2.1 GHz独立载波下两家运营商各自小区独立，重选、切换策略与LTE时期类似。鉴于1.8 GHz共享载波两家运营商共用一个小区的特性，可用PLMN号来区隔用户，为用户配置不同的异频测量优先目标，并采用差异化的重选、切换策略机制，实现将不同的用户重选至不同的目标归属网络中。
参考文献
[1] 许桂芳.深度共享方案分析[J].移动通信，2017，41(12)：33-37.
[2] 郭宝，周徐.TD-LTE 系统D+F分层网容量优化与驻留策略分析[J].通信技术，2015（12）：56-58.
[3] 3GPP TS 38.801.Study on new radio access technology：radio access architecture and interfaces[S].2017.
[4] 3GPP TS 37.340.NR；multi-connectivity；overall description；stage-2[S].2018.
作者信息:
赵晓垠1，李志军2，朱雪田3
(1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国电信集团有限公司，北京100033；
3.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048)
