在4G時(shí)代，中國(guó)移動(dòng)已建設(shè)240多萬(wàn)個(gè)4G基站，服務(wù)了7億多用戶，建立了一張全球網(wǎng)絡(luò)和客戶規(guī)模最大、客戶體驗(yàn)最佳的4G網(wǎng)絡(luò)，4G手機(jī)約占整個(gè)市場(chǎng)的71.4%，5G手機(jī)約占26%。近年來(lái)，第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)5G已經(jīng)成為通信業(yè)和學(xué)術(shù)界探討的熱點(diǎn)。5G的發(fā)展主要有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力。一方面以長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)為代表的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)4G已全面商用，對(duì)下一代技術(shù)的討論提上日程;另一方面，移動(dòng)數(shù)據(jù)的需求爆炸式增長(zhǎng)，現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)難以滿足未來(lái)需求，急需研發(fā)新一代5G系統(tǒng)我們可以看到4G網(wǎng)絡(luò)和4G終端已經(jīng)非常成熟和完善，它們將在一定時(shí)間內(nèi)普遍存在近日，有不少網(wǎng)友存在質(zhì)疑：現(xiàn)在5G出來(lái)了，那4G是不是可以不用了?答案是否定的，今天給大家說(shuō)一說(shuō)，5G的發(fā)展以及4G和5G協(xié)同合作情況下，手機(jī)通信技術(shù)的最大效益。

5代數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的演變

而5G已經(jīng)到來(lái)，意味著網(wǎng)絡(luò)更高效，終端交換的速度提升多個(gè)檔次，在原有4G的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展5G的話，兩網(wǎng)的關(guān)系是我們發(fā)展5G時(shí)首先要考慮的問(wèn)題。如何回答這個(gè)問(wèn)題，我們將從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)歷史中找尋答案。我們已經(jīng)經(jīng)歷了移動(dòng)通信技術(shù)從1G到4G，演進(jìn)歷史為：2G出現(xiàn)后快速替代了1G，3G出現(xiàn)后與2G并存了相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，而4G出現(xiàn)后快速取代了3G。我們總結(jié)其演進(jìn)規(guī)律在于：在業(yè)務(wù)能力本質(zhì)相同時(shí)，新一代系統(tǒng)將迅速取代前者，如2G提供與1G相同的語(yǔ)音業(yè)務(wù)，4G提供與3G相同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);而在業(yè)務(wù)能力有質(zhì)的差異時(shí)，兩代系統(tǒng)將長(zhǎng)期共存，如3G提供比2G有質(zhì)的體驗(yàn)提升的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。5G三大場(chǎng)景中，eMBB與4G的MBB(移動(dòng)寬帶)均為移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而uRLLC和mMTC有著質(zhì)的差異，基于以上“代際演進(jìn)規(guī)律”，我們預(yù)計(jì)5G和4G將長(zhǎng)期共存，因此運(yùn)營(yíng)商需考慮二者的協(xié)同發(fā)展思路，在二者共存期間，運(yùn)營(yíng)商既要利用4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)，又要發(fā)揮5G網(wǎng)絡(luò)全新能力，讓兩者發(fā)揮更大的合力，創(chuàng)造更多的價(jià)值。

5G與4G網(wǎng)絡(luò)能力協(xié)同，兩網(wǎng)合一

與4G相比，5G初期即可具備高速率、低時(shí)延能力，峰值速率可超1Gbps，體驗(yàn)速率可達(dá)100Mbps，面向垂直行業(yè)空口雙向時(shí)延可低至10毫秒，后期增強(qiáng)后可支持1毫秒時(shí)延。而4G單小區(qū)峰值速率為100Mbps，時(shí)延為20毫秒，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)性能存在代差。

目前4G經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已形成優(yōu)秀的覆蓋基礎(chǔ)，可支持基礎(chǔ)的視頻瀏覽、上網(wǎng)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這對(duì)語(yǔ)音等連續(xù)性要求較高的業(yè)務(wù)至關(guān)重要。但5G的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、覆蓋完善不會(huì)一蹴而就，而是需要一個(gè)逐步擴(kuò)展和優(yōu)化的過(guò)程。因此，5G需與4G網(wǎng)絡(luò)能力協(xié)同，而不是單獨(dú)作為一張網(wǎng)絡(luò)承載所有業(yè)務(wù)運(yùn)行，兩者需統(tǒng)一考慮其網(wǎng)絡(luò)能力，作為一個(gè)整體來(lái)提供各類業(yè)務(wù)服務(wù)，一方面提供更好的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，另一方面降低網(wǎng)絡(luò)部署壓力。

那么兩者協(xié)同合作是如何實(shí)現(xiàn)的?

在NSA架構(gòu)下，可以通過(guò)靈活的業(yè)務(wù)分流策略，實(shí)現(xiàn)4G和5G的協(xié)同，在不影響4G現(xiàn)網(wǎng)存量用戶體驗(yàn)的情況下，充分發(fā)揮5G大帶寬優(yōu)勢(shì)，為用戶帶來(lái)極致體驗(yàn)。以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下行為例，可以采取靈活的分流策略，在充分發(fā)揮下行大帶寬優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，不影響存量用戶體驗(yàn)。同樣地，NSA架構(gòu)下，語(yǔ)音業(yè)務(wù)可以通過(guò)VoLTE(長(zhǎng)期演進(jìn)語(yǔ)音承載)支持，即語(yǔ)音仍然承載在4G網(wǎng)絡(luò)下。

業(yè)務(wù)能力協(xié)同是指按照不同的業(yè)務(wù)承載能力，4G/5G網(wǎng)絡(luò)協(xié)同進(jìn)行業(yè)務(wù)承載。比如3GPPR15協(xié)議已經(jīng)明確，5G支持基于IMS(IP多媒體子系統(tǒng))的VoNR(新空口承載語(yǔ)音)方案，但考慮到5G建網(wǎng)初期產(chǎn)業(yè)鏈準(zhǔn)備度不足，也支持語(yǔ)音回落到4G VoLTE。因此，在NSA架構(gòu)下，5G可以直接利用VoLTE承載語(yǔ)音，繼承現(xiàn)網(wǎng)4G VoLTE語(yǔ)音方案。而在SA架構(gòu)下，如果5G開通VoNR，則語(yǔ)音優(yōu)先承載在5G，在移動(dòng)出5G覆蓋區(qū)域時(shí)，語(yǔ)音則回落到VOLTE。

通過(guò)采用(VoNR)方案，數(shù)據(jù)與語(yǔ)音業(yè)務(wù)均在NR，用戶體驗(yàn)更好，享受NR增益。在5G未開通VoNR的情況下，語(yǔ)音則直接回落到VoLTE，此種方案屬于初期方案，與VoNR不沖突，但業(yè)務(wù)建立態(tài)直接回落，將增加接入時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也將跟隨切換到4G。由此可見，無(wú)論5G在NSA架構(gòu)還是SA架構(gòu)下，無(wú)論5G是否開通VoNR，在5G初期，5G網(wǎng)絡(luò)尚未具備連續(xù)覆蓋場(chǎng)景，語(yǔ)音均需要通過(guò)4G VoLTE承載，因此在語(yǔ)音業(yè)務(wù)需要4G/5G協(xié)同場(chǎng)景，要求4G網(wǎng)絡(luò)支持VoLTE，以保障語(yǔ)音業(yè)務(wù)體驗(yàn)。而5G可優(yōu)先承載高速率要求的數(shù)據(jù)類業(yè)務(wù)。

“5G+4G"展望

隨著5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加與5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)踐的持續(xù)探索和創(chuàng)新，4G/5G協(xié)同必將進(jìn)一步深入，在建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)提升4G網(wǎng)絡(luò)容量，兩網(wǎng)共同發(fā)展打造4G/5G融合的精品網(wǎng)絡(luò)。

5G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要高效利用“5G+4G”資源，4G/5G一網(wǎng)建設(shè)，兩網(wǎng)受益，有效支撐“5G+”計(jì)劃的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)“5G+4G”長(zhǎng)期并存，協(xié)同發(fā)展，并成為各行業(yè)數(shù)字化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，推動(dòng)5G與人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算等新信息技術(shù)緊密融合，構(gòu)建豐富多彩的垂直行業(yè)應(yīng)用。

5G與4G網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)同，整體上發(fā)揮資源最大效益

5G網(wǎng)絡(luò)的能力強(qiáng)大，但在建設(shè)初期也要考慮到業(yè)務(wù)滲透和部署成本問(wèn)題，在5G初期4G仍然是主要業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)的形式，要考慮5G與4G部署資源協(xié)同的問(wèn)題，就要兼顧5G與4G網(wǎng)絡(luò)的投資成本，以資源效率最大化為原則，同時(shí)將頻譜、站點(diǎn)、天面、基站和核心網(wǎng)設(shè)備等資源統(tǒng)一考慮。由于運(yùn)營(yíng)商5G面臨不同的頻譜情況，如中國(guó)移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)使用2.6GHz共160MHz頻譜，因此5G和4G長(zhǎng)期并存，不僅要求兩張網(wǎng)絡(luò)未來(lái)在業(yè)務(wù)能力上進(jìn)行有效協(xié)同，而且要求在5G規(guī)模建網(wǎng)階段開始就考慮4G和5G網(wǎng)絡(luò)資源的聯(lián)合與高效協(xié)同，達(dá)到在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，利用原來(lái)2.6GHz頻段的LTE網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，包含站址、天面和無(wú)線設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)快速部署5G網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮整體資源效益的目的。

由于頻譜十分寶貴，因此運(yùn)營(yíng)商可以在現(xiàn)有4G頻率上擴(kuò)展支持5G，此種場(chǎng)景下要求基站硬件資源兼顧新舊網(wǎng)絡(luò)，即同時(shí)支持4G和5G。如2.6GHz頻段(2515～2675MHz)，對(duì)產(chǎn)業(yè)要求支持160MHz頻譜工作帶寬的AAU(有源無(wú)線單元)硬件設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)4G/5GAAU共模。

基于硬件AAU支持160MHz全頻譜和軟件支持4G/5G共模?；驹O(shè)備支持4G和5G的協(xié)同應(yīng)首先從硬件的協(xié)同開始，為減少AAU數(shù)目、減少備件板卡的種類和數(shù)量，降低部署要求和成本，設(shè)備支持4G、5G同時(shí)工作。頻譜資源協(xié)同方面，一方面，如中國(guó)移動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)和4G網(wǎng)絡(luò)均使用2.6GHz共160MHz頻譜，兼顧5G體驗(yàn)和4G網(wǎng)絡(luò)容量。

另一方面，4G和5G之間可以考慮實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)頻譜共享，即根據(jù)4G和5G的業(yè)務(wù)特點(diǎn)、用戶數(shù)及話務(wù)負(fù)載等條件，結(jié)合4G載波間話務(wù)分配策略，在4G進(jìn)行話務(wù)遷移后再進(jìn)行載波制式4G/5G快速切換，從而實(shí)現(xiàn)4G和5G之間頻譜資源的動(dòng)態(tài)共享。4G和5G之間頻譜共享，實(shí)現(xiàn)頻譜動(dòng)態(tài)協(xié)同，兼顧4G容量和5G體驗(yàn)，使頻譜利用率最大化。

在5G標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過(guò)程中，4G網(wǎng)絡(luò)也在不斷演進(jìn)發(fā)展，如可降低時(shí)延的重要技術(shù)之一short TTl、進(jìn)一步提升速率的多載波聚合、4×4MIMO等技術(shù)。同時(shí)，4G演進(jìn)也可與5G演進(jìn)形成深度協(xié)同，如為提升覆蓋能力，部分場(chǎng)景也可借助4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)腟UL(附加上層鏈路)、NSA技術(shù);如網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與5G融合，4G基站可接入5G核心網(wǎng)，為4G用戶提供部分5G業(yè)務(wù)能力。5G與4G協(xié)同演進(jìn)，將有利于降低網(wǎng)絡(luò)整體的運(yùn)營(yíng)壓力。

在R15標(biāo)準(zhǔn)化中，對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了架構(gòu)設(shè)計(jì)，其中定義了終端通過(guò)4G基站接入5G核心網(wǎng)，終端支持和核心網(wǎng)交互的5G，而無(wú)線側(cè)采用4G。與無(wú)線和核心網(wǎng)均采用5G相比，交互技術(shù)雖然在峰值速率、時(shí)延、容量方面存在一定差距。

但其可有效利用現(xiàn)有大規(guī)模LTE站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)資源，在接入新的5G核心網(wǎng)后可充分享用5G的諸如切片、邊緣計(jì)算等新特性，后行業(yè)用戶提供短平快且相對(duì)低廉的解決方案，由EPC-5GC(分組核心演進(jìn)-5G核心網(wǎng))互操作變成同核心網(wǎng)互操作?；ゲ僮骱?jiǎn)化，系統(tǒng)間移動(dòng)時(shí)用戶體驗(yàn)(如切片連續(xù)性)一致，可考慮應(yīng)用在局部區(qū)域如農(nóng)村等有4G無(wú)線但暫時(shí)沒(méi)有5G無(wú)線覆蓋的區(qū)域，可減少大量新增5GNR基站的部署壓力。