第45卷
总第492期
5G SA接入网共享语音技术
李晶，谢伟良，赵勇，赵晓垠
(中国电信股份有限公司研究院移动通信研究所，北京102200)
【摘要】随着5G SA网络逐步演进成熟，针对多运营商共建共享现状，为了更好地提供其中的语音业务，梳理了SA共享组网方式及其对应的语音业务解决方案，深入研究了当前SA接入网共享方案下基于切换和重定向两种策略的EPS
Fallback及Fast Return语音业务技术方案，并针对两种方案进行了分析，进行了外场测试，并给出了测试结果。【关键词】5G；SA；共建共享；语音业务；EPS Fallback
doi:10.3969/j.issn.l006-1010.2021.02.014中图分类号：TN929.5
文献标志码：A文章编号：1006-1010(2021)02-0067-06
引用格式：李晶，谢伟良，赵勇，等.5G SA接入网共享语音技术口移动通信,2021,45⑵:67-72.扫描二维码与作者交流
The Shared Voice Technology of5G SA Access Network
ebdLI Xiao,XIE Weiliang,ZHAO Yong,ZHAO Xiaoyin
(China Telecom Rearch Institute,Beijing102200,China)
[Abstract]With the gradual evolution and maturity of5G SA network,aiming at better voice rvices under the current status of multioperator co-construction and sharing,the paper summarizes the SA sharing networking modes and the corresponding voice
rvice solutions.The technical solutions of EPS Fallback and Fast Return voice rvices bad on handover or redirection are
deeply investigated under the current SA access network sharing solution.The two solutions are analyzed,and the field tests are
carried out with further testing results.
wildfires[Keywords]5G;Standalone;co-construction and sharing;voice rvice;EPS Fallback
0引言
5G共建共享与国家提出的“创新，协调，绿色，开放，共享”的新发展理念完全匹配吻合。5G接入网共享是涉及到网络端到端的全面共享技术，更是全球首创。出于保障2C用户发展的需求，采用NSA共建共享作为过渡期，目标网为SA接入网共享的演进方案。
语音业务需求是5G网络建设中需要着重关注的关键环节，因此本文全面探讨了在SA接入网共享网络初期部署场景下的语音业务关键技术，并进行了外场实验验证。
1SA共享网络组网方式
由于SA标准较NSA(Option3)晚冻结半年时间，NSA网络已于2019年Q3开始规模试验部署，而SA(Rel 15)网络则于2020年Q3具备了部署及商用条件。
5G SA接入网共享技术方案组网示意图如图1所示5。运营商A和运营商B均采用5G SA组网架构，双方仅无线接入网5GNR共享，而双方核心网5GC各自独立。
核心网
承载网
5GgNB
运营商A
运营商B
共享
收稿日期：2021-01-11
图15GSA接入网共享示意图
以3.5GHz频段的共享网络为例，常见的载波配置方案有两种：一是运营商A与运营商B共享100M单载波，即共用［个100M小区；二是运营商A与运营商B共享200M双载波，即各设2个可共享接入的100M小区。两种方式可适配不同场
益甜
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：! 5G 网络建设翦
景需求，5G 基站、物理设备共享，资源共享，统一管理，邻
区、切换、驻留、网络间互操作等双方协商考虑。
2 SA 共享网络语音业务方案
在3GPP Rell5中已明确5G 仍沿用基于IMS 的4G 的语
音业务架构，但减少与2G/3G 互操作何。VoNR 是5G 网络 的目标语音解决方案pt ，从5G 商用初期选择的语音方案
演进到VoNR 主流的演进路径如图2所示o
图2 5G 语音业务演进示意图
在5G SA 组网部署初期，VoNR 成熟度不足，需要
EPS Fallback 作为临时过渡方案将语音业务回落到4G
LTE 网络“。因此5G 基站需开启基站共享功能，且配置
双方4G 基站作为邻区。
若5G 和4G 基站均共享，则语音业务回落承建方4G （若
26个英文字母写法
4G 基站NSA 阶段已共享，则无需改造），如图3所示。
核心网
D \
承载网
1
|坛菅商A ||运营商B |
用户
'■
1 '\.
基站
5G gNE
^^4GeNB
图3 SA 下语音回落至承建方VoLTE 组网架构
若仅共享5G 基站，则语音业务回落各自的4G 网络,
如图4所示。
|运曹商A~|
|送营商B 图4 SA 下语音回落至各自4G 网络组网架构
EPS Fallback 可基于切换或重定向两种实现，其中基
于切换的流程图如图5所示。
图5基于切换的EPSFB 流程图
终端在5G 入网注册流程后，UE 发起SIP INVITE 消息
给5GC 请求建立语音会话。在gNodeB 收到PDU SESSION
RESOURCE MODIFY REQUEST 消息，会指示gNodeB
建立5QI=1的语音专用承载。之后gNodeB 下发异系统Bl
事件测量并收到Bl 事件测量报告。gNodeB 向5GC 回复 拒绝PDU Session 5QI1 的建立，并指示ims-voice-eps-
falllback-or-fallback-triggeredo gNodeB 根据开关参数配
置和UE 能力判断向5GC 发送切换请求o EPC 向eNodeB 发
起切换请求，收到切换请求响应后，向5GC 转发eNodeB
的切换请求成功响应消息。5GC 向gNodeB 发起切换命
令，gNodeB 向UE 发送切换命令，最终完成了基于切换的 EPS Fallback 过程。
基于重定向的流程图如图6所示。
终端在5G 入网注册流程后，前期过程与基于切换的
EPSFallback 相同，在gNodeB 给5GC 回复UE 上下文建立 完成后，下发异系统A2和盲A2事件测量控制给UE，然后
UE 回复RRC 连接重配置完成。对于基于测量的A2事件： UE 上报A2事件测量报告；gNodeB 收到A2事件测量报
告，下发异系统A1事件测量，并根据异系统切换触发事competent
I 蓼羽亚■诸I 2021年3月第2期
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件类型，下发异系统B1或B2事件测量。如果收到A1事件测量报告，则删除A1/B1/B2事件。如果收到B1或B2事件测量报告，选择测量报告中信号质量最好的小区对应的频点作为目标频点进行重定向。对于盲A2事件，gNodeB 下发RRCRelea，携带目标频点等信息给UE。UE根据目标频点等信息执行到目标LTE小区的随机接入。UE收到目标LTE小区的随机接入响应。至此，完成了基于重定向的EPSFallback过程。
如图7所示，EPS Fallback后续的语音业务由VoLTE 接管，5G只做数据业务，且NR只和4G进行互操作，保证语音业务连续性。需要注意的是，EPS Fallback方案允许5G终端驻留在5G NR，但不在5G NR上提供语音业务。由于回落过程中会有一定时延，呼叫建立时长增加。经现网验证，基于切换或重定向的EPS Fallback®音建立时延，在SA终端互播时约为4s,NSA与SA终端互播时约为2.7s,NSA终端互播约为1.6s，均较LTE终端互播时1.55s 左右的VoLTE建立时延有所增加。
挂断电话后，用户可以通过基于切换或重定向的Fast Return快速回到5G。其中基于切换的Fast Return信令流程图，如图8所示。用户挂断电话后，基站下发B1测量，待收到终端上报的测量报告开始Fast Return的切换流程。
而基于重定向的Fast Return信令流程图，如图9所示。用户挂断电话基站下发B1测量，用户上报B1测
量报告后，LTE小区RRC REL消息携带重定向到5G频点，然后可通过重定向方式的Fast Return回到5G小区。
图9基于切换的Fast Return流程图
如图10所示，当VoNR发展成熟（网络完善、终端渗透率高）后，仅共享5G基站。NR接入5GC,LTE接入EPC，通过VoNR来提供语音，到了5G覆盖边缘，通过
益甜
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H 5G 网络建设昭
N26切换到各自4G VoLTE，后续的语音业务由4G 接管。
VoNR 全部业务承载于5G 网络上，可实现数据与语音业务
在同一网络下的统一。部署Vo NR 后语音质量可以得到一
定提升A 】。］。
移动到覆盖边缘, 切换到volte
支持VoNR，语音业务建立在NR 小区
冋匚
5GC
N26
EPC
图10 VoNR 切换示意图
3 SA 共享网络语音业务实验验证xues
3.1基于PLMN 的EPS Fallback 策略验证
在SA 接入网100 M 共享载波场景下，为了验证EPS
Fallback 采用切换/重定向策略时，不同运营商用户是否可
以回落至各自的4G 网络，配置了 1个5G SA 小区和两个4G 小区(运营商A 和B 各一个)，总计三个小区进行测试。其
中，5G 小区配置为共享载波，与运营商A 和B 的4G 小区相
互设置邻区关系；4G 小区配置为与5G SA 小区覆盖区域相 同。此外，需配置语音业务通过切换或重定向回落到LTE
网络，两部SA 语音测试终端，初始驻留在5G 小区。
(1 )采用切换策略的EPS Fallback 功能验证
5G SA 共享小区配置为运营商A 载波频率(3 400—
3 500 MHz )，两终端使用运营商A 的SIM 卡，均在5G SA 小区发起数据业务并保持。
此时UE1向UE2发起语音业务请求，可见在IRAT
NR->LTE HO Request 消息中ARFCN ： 629952(5G)- >1850(4G); PCI:122(5G)->125(4G)，此后收到IRAT
NR->LTE HO Success 和Outgoing Call Established 消息，
即运营商A 用户基于切换语音回落到运营商A 的LTE 网
络，语音业务建立成功，通话正常。基于切换的EPSFB
测试过程截图如图11所示。
Param上海的翻译公司
Network Typ ・Network state MCC\MNC\TAC Band NO 188****5734gNodeB\ettr ID <$01*
23X2?SSB ARFCN\Pa 62W52\122~| Bandwidth(MHz\RB) 100\273 SC Spacing 30kHz Serv SSB Index 3Grant Count DL/s 2Grant Count UL/9
PDSCH DM-SINR AVflCQI
PUSCH TxPower Most Modul DUS Most Modul US MCS AVQDL MCS Avg UL PDSCH BLER(%) PUSCH BLERf%)
Natwork State NR Conn ected M (X\MNC\TAC [«60\3\1310977 Band 78NO 188****5734gNodeB\Sector ID 4601122\22 SSB ARFCNXPQ Bandwidth(MHz\RB)
SCSpacino
Serv SSB Index
Grant Count DMs 6Grant Count Ul/s 0
30KHZ PDSCH DM-RSRP PDSCH DM-SINR
CQI
-ncpower Host Modul Dl/s Most Modul UUs
Awg DL Aug UL PDSCH BLER(%) PUSCH
图11基于切换的EPSFB 测试过程截图
运营商A 用户最终可回落至运营商A 的LTE 小区125。 基于切换的EPSFB 测试结果截图如图12所示。
图12基于切换的EPSFB 测试结果截图
| Param
Value
LTC Info Duplex Mode
FDD
Cell ID 4602525Band 3
EARFCN DL 1850pa
125
BW DL(MHz)20RSRP(dBm)
-70SINRfdB)40
RSSI(dBm)
■44
测试结果符合测试预期，可见设备支持基于不同
PLMN 终端的语音业务通过PSHO 切换的方式正常回落至 各自的4G 网络。
3.2采用重定向策略的EPS Fallback 功能验证
5G SA 共享小区配置为运营商B 载波频率(3 500—
3 600 MHz)，两终端使用运营商A 的SIM 卡，均在5G
S A 小区发起数据业务并保持。
此时UE1向UE2发起语音业务请求，可见在IRAT
NR-> L Redirection Request 消息中EUREA Frequency ：
1 850 (运营商A 4G )，此后收到IRAT NR->L Redirection Success 和Outgoing Call Established 消息，可见运营商A 用
户在运营商B 的5G 网络下可以基于重定向语音回落到运营
商A 的LTE 网络，语音业务建立成功，通话正常。
基于重定向的EPSFB 测试过程截图如图13所示。
图13基于重定向的EPSFB 测试过程截图
运营商A 用户最终可回落至运营商A 的LTE 小区125,
基于重定向的EPSFB 测试结果截图如图14所示。
70
逼囂瞇
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总第492期李晶，谢伟良，赵勇，等：5GSA接入网共享语音技术
2Event Q垦不Details
1LTE Event B1Meas Confio(NR)
1LTE Event B1切换方式ReportCel
1Return Back To NR Request
1IRAT LTE勇敢者游戏1
*N R HO Request 11IRAT LTE
*n R HO Success 1NR Cell PRACH Request
1NR Cell PRACH Success
1NR Registration Request
1NRTAU Request
1NR Registration Accept
1Retum Back To NR Sucxess ARFCN:
jielay:171
RA_ReasJ
Include
Type:Han
详情:
UE1
终端时间:
电脑时间:
事件:
信令：
Event Detais-UE12_101^-110319_UEl_source
由此可知，测试结果符合预期，确保了在5G共享网络发起语音业务时，设备支持基于不同PLMN终端的语音业务通过重定向的方式正常回落至各自的4G网络。r Event Q量$W回包Details Event Details・UE22_1019-110319_UE2_source 1LTE Event B1Meas Config(NR)
1LTE Event B1切换方式
1Retum Back To NR Request
ReportC
终端时间：
电脑时间：
11:05:22.683
11:05:19.831
1IRAT LTE->NR HO Request ARFCN
事件：IRAT LTE->NR HO Request
1IRAT LTE->NR HO Success|Delay:1
基本演绎法第二季
In d ude
1NR kxell PRACH Request
1NR Cell PRACH Success
1NR Registration Request
1NRTAU Request
1NR Registration Accept
1Retum Back To NR Success
信令：L->MobityRomEUTRACommand
详情：ARFCN:1650—>636672
PCI:81->80
Type:H
UE2LTE小区81-NR小区80
图16基于切换的Fast Return至5G小区
3.2Fast return策略验证
an在SA接入网200M共享载波场景下，为了验证当驻留在各自频段的不同运营商用户采用基于切换或重定向的EPS Fallback策略互拨回落至各自4G网络后，是否可在通话结束后通过基于切换或重定向的Fast retum回退各自频点，配置了5G SA小区2个，4G小区2个（运营商A和B各一个），共4个小区进行测试。其中，5G SA小区配置为200M共享载波，且参数设置正常，工作正常；4G小区与5GSA小区覆盖相同区域，工作正常。
UE1使用运营商A的SIM卡，UE2使用运营商B的SIM 卡，根据200M共享载波下不同运营商用户驻留各自5G频段策略，UE1驻留在运营商A小区，UE2驻留运营商B小
徐思宁当配置为基于重定向的fast return时，如图17所示，两终端也可成功回退至各自5G SA小区。
Del Event Details-UE12-1_1019-110623_UE1 Event Q.量d
1Active Dedicated EPS Success
1LTE Event B1Meas Config(NR)
1LTE Event B1重定向Re
1Retum Back To NR.Request_________
1NR Registration Request
1NRTAU Request
1NR Cell PRACH Request
1NR Cell PRACH Success
1NR Registrar o n Accept
1Retum Back To NR Success
1NRTAU Success
1IRAT L->NR Redirect Success
；Event Q壘否IT回①|d
1LTE Event B1Meas Config(NR)
1LTE Event B1向方式FU
1Retum Back To NR Request
1IRAT L-a NR.Redirect Request
详情:
电脑时间:
事件:
信令：
终端时间:
区，如图15所示。1NR Registration Request1
1NRTAU Request
1NR Cell PRACH Request R
1NR Cell PRACH Success Irj
1NR Registration Accept
1Retum Back To NR Success P
1NRTAU Success
详情:
终端时间：
电脑时间:
事件:
信令：
Event Details・UE22-l_l019-110623_UE2
Param Value Param Value Param Value Network Type NR Network Type NR SS-RSRP-84.50 Network State NR Connected Network State NR Connected SS-SINR
MCC\MNC\TAC460\3\6|mcc\mnc\tac460\l\7PDSCH OM-RSRP Band运营商a用户78B e运营商b用户78PDSCH DM-SINR34 NCI182190140NCI182354000AvgCQI15 gNodeB\Sector ID44480\60gNodeB\Sector ID44520\80PUSCHTxPower12 SSB ARFCN\PCI629952\60tSBARFCN\PCI636672\80Most Modul DL/s64QAM Bandwidth(MHz\RB)100\273Bandwidth(MHz\RB)100\273MostModul UL/s64QAM SC Spacing30kHz SC Spacing30kHz MCS Avg DL25.77 Serv SSB Index2Serv SSB Index6MCS Avg UL26.33
图17基于切换的Fast Return至5G小区
由此可知，200M共享载波下不同运营商用户最终可以驻留到各自频段小区；保持数据业务的同时建立语音，不同运营商用户可分别回落至各自的4G网络；语音业务挂断后，数据业务可以快速返回5G网络。
图15两部终端在5G入网注册成功4结束语
两终端均在5G SA小区发起数据业务并保持，此时UE1向UE2发起语音业务请求，两终端回落到各自的4G网络。通话30s后中断语音业务，保持数据业务，观察终端情况。当配置为基于切换的fast return时，如图16所示，两终端均可成功回退至各自5G SA小区。
本文阐述了共建共享SA接入网组网方案，并针对演进过程的不同阶段给出了对应的语音解决方案。针对SA 组网初期采用的EPS Fallback和Fast Retum语音策略，介绍了基于切换或重定向两种实现方式，最后对两种方式分别进行现场测试。经验证，基于切换或重定向的EPS Fallback均可实现在SA接入网共享的组网环境下进行语
豺够込请I
2021年3月第2期|/
I
