整体介绍

当前NSA采用Option3x方式组网，以4G网络为信令锚点，只有进入连接态才会触发与NR网络的双连接。因此，NSA与SA模式无法直接进行互操作，需要4G网络进行中转。4G网络包含2种RRC连接状态：RRC Idle和RRC-Connected。5G网络为了减少信令和功耗，引入了一种新的RRC 状态：RRC Inactive。即5G 网络包含3 种RRC 连接状态：RRC Idle、RRC Inactive 和RRC Con⁃nected。4G与5G网络之间的状态迁移如图1所示。

考虑RRC Inactive 主要应用于mMTC 业务场景，本文主要基于空闲态和连接态开展NSA与SA模式互操作策略研究。只有SA终端才会存在NSA与SA模式之间的互操作，本文所述终端均为SA终端。

互操作场景与流程

互操作场景主要包括空闲态NSA↔SA重选、连接态NSA↔SA互操作。

2.1 空闲态NSA↔SA 重选

当终端在NSA模式下处于空闲态时，会删除NR双连接。因此，空闲态的NSA 模式实际为终端在4G网络的空闲态。空闲态NSA↔SA重选即为4G↔SA重选。

2.1.1 NSA→SA 重选

当终端处于NSA模式下的空闲态，也就是4G网络的空闲态时，会接收4G网络的系统消息。4G系统消息除MIB、SIB1、SIB2等一些常见的广播消息外，还包含SIB24消息。SIB24消息为5G RAT重选消息，默认配置5G频点为最高优先级。关于SIB24的详细描述可参见3GPP TS 36.331协议6.3小节。

当处于NSA模式空闲态的终端进入SA网络覆盖区域并满足SA NR信号质量大于某一门限时，会基于优先级的小区重选准则驻留到SA网络。

2.1.2 SA→NSA 重选

SA网络默认配置5G频点为最高优先级，因此当终端处于SA模式空闲态时，只有当离开SA覆盖区域并进入4G网络覆盖区域，才会通过基于低优先级的小区重选准则，驻留到4G网络。即当终端满足SA网络NR小区小于某一门限且4G小区高于某一门限，会离开SA网络而驻留4G网络。

若4G网络覆盖区域存在NSA单模式基站，终端在4G网络发起业务后会执行5G小区添加流程，与NR小区建立双连接，从而进入NSA模式。

2.2 连接态NSA↔SA 互操作

连接态的互操作包含重定向和切换2种。当4G核心网与5G核心网配置N26接口时，可通过切换和重定向2种方式进行互操作。当4G核心网与5G核心网未配置N26接口时，只能通过重定向方式进行互操作。其中，N26 接口为连接4G MME 与5G AMF 之间的接口。

2.2.1 NSA→SA 互操作

终端在连接态触发NSA→SA的互操作场景包括：

a）覆盖触发：当前4G小区覆盖变差或NSA模式的NR 小区覆盖弱于SA 模式的NR 小区，可以触发NSA→SA的连接态互操作。

b）UE能力触发：只要UE支持SA，即可触发NSA→SA的连接态互操作。

c）业务触发：SA建网初期，语音业务仍将由4G网络VoLTE承载，当VoLTE业务结束后，可通过Fast Re⁃turn回到SA网络。当前NSA 模式为Option3x 组网，4G 基站接入4G核心网。因此终端在连接态从NSA 模式到SA 模式时，须先删除NR小区进入4G网络，再在4G网络下发起向SA网络的互操作请求。当未来NSA模式转换为Option7x组网时，4G基站接入5G核心网，那么终端在连接态从NSA模式到SA模式时，可以直接向SA网络发起互操作请求，再删除NR小区。

本文仍以Option3x 组网方式进行互操作策略说明，并基于切换和重定向2种方式开展研究。

2.2.1.1 基于切换的NSA→SA互操作

当4G核心网与5G核心网配置N26接口时，终端可在连接态从NSA模式切换到SA模式：网络先删除NSA模式下的NR小区，使终端进入4G网络，之后终端从4G网络切换到SA模式。具体流程包括：

a）切换触发。

b）删除NR小区：终端从NSA模式转入4G网络。

c）切换准备：源eNB向目标gNB发送切换请求，通知目标gNB做好资源预留工作。

d）切换执行：终端删除与源eNB的RRC连接，执行与目标gNB的随机接入过程。

e）切换完成：核心网完成相关资源转移，并释放4G网络MME的UE上下文。

3.2.1.2 基于重定向的NSA→SA互操作

当4G核心网与5G核心网未配置N26接口时，终端在连接态只能通过重定向从NSA模式转换到SA模式：网络先删除NSA模式下的NR小区，使终端进入4G网络，之后终端从4G网络重定向到SA模式。具体流程包括：

a）触发互操作。

b）删除NR小区：终端从NSA模式转入4G网络。

c）重定向：源eNB下发RRC connection release，同时携带SA网络NR小区频点。

d）5G小区接入：终端收到RRC connection release消息后与4G网络断开连接，并进行NR小区搜索，读取NR广播消息，并接入SA网络。

2.2.2 SA→NSA 互操作

终端在连接态触发SA→NSA的互操作场景包括：

a）覆盖触发：当前SA网络NR小区覆盖变差，可以触发SA→NSA的连接态互操作。

b）业务触发：SA建网初期，语音业务仍将由4G网络VoLTE 承载。当发起语音呼叫请求时，终端执行EPS Fallback VoLTE从SA网络进入4G网络。若此时4G网络有NSA基站，则终端进入NSA模式。

3GPP协议不支持SA直接互操作至NSA，终端在连接态从SA模式到NSA模式时，须先回落4G网络，再在4G网络发起NR双连接进入NSA模式。

2.2.2.1 基于切换的SA→NSA互操作

基于切换的SA→NSA互操作流程包括：

a）切换触发。

b）切换准备：源gNB向目标eNB发送切换请求，通知目标eNB做好资源预留工作。

c）切换执行：终端删除与源gNB的RRC连接，执行与目标eNB的随机接入过程。

d）切换完成：核心网完成相关资源转移，并释放SA网络AMF的UE上下文。

e）添加NR小区：目标eNB下发测控消息，终端执行NR小区添加流程进行双连接状态。

基于切换的SA→NSA互操作流程。

2.2.2.2 基于重定向的SA→NSA互操作

基于重定向的SA→NSA 互操作流程。基于重定向的SA→NSA互操作流程包括：

a）触发互操作。

b）重定向：源gNB下发RRC release，同时携带4G网络频点。

c）4G小区接入：终端收到RRC release消息后与SA网络断开连接，并进行4G小区搜索，读取4G广播消息，并接入4G网络。

d）添加NR小区：目标eNB下发测控消息，终端执行NR小区添加流程进行双连接状态。

互操作策略研究

5G网络NSA模式与SA模式共存是运营商在建设工程周期、网络运营成本与整体业务感知三者权衡后的必然选择。运营商在NSA与SA模式互操作场景将面临如下挑战。

a）中国联通与中国电信5G网络采用共建共享方式组网，共建共享场景下的NSA与SA模式互操作场景过于繁多，流程过于复杂，网络感知难以保障。

b）终端在NSA模式与SA模式之间容易发生乒乓互操作。

c）5G网络初期5GC与EPC之间的接口打通难度大，若直接在连接态下采用切换方式互操作，复杂度高，实现难度大。基于上述考量，本文从网络建设、网络优化和网络策略选择3个方面给出相关建议。

4.1 网络建设建议

5G网络初期，三大运营商为加快网络建设步伐、节约网络运营成本，纷纷采用NSA模式组网。随着网络建设的铺开以及工业和商业对于网络的更高需求，SA模式将会是一种必然。

考虑当前现网业务主要为eMBB业务，而该业务场景NSA模式与SA模式速率相当，因此在后续SA网络建设进程中，除重要口碑影响区域需NSA网络与SA网络共存，其他区域若已有NSA网络，建议新建5G基站向NSA未覆盖区域倾斜，从而在广度上保证5G用户的整体感知。当5G网络步入发展成熟期，NSA终端占用比例较少甚至没有，全网可以统一升级到SA网络。

另外，考虑共建共享网络下互操作场景的复杂度，建议NSA模式的共建共享区域与SA模式的共建共享区域尽量避免重叠。

4.2 网络优化建议

考虑NSA模式与SA模式互操作时容易存在乒乓现象，在网络优化过程中应开展以下工作。

a）NSA→SA与SA→NSA的触发电平设置须存在不小于3 dB的偏置，以防止终端刚从模式A进入模式B便触发模式B向模式A的互操作。

b）NSA↔SA模式转换的触发时间需满足不小于640 ms。

c）NSA模式下的NR小区和SA模式下的NR小区须严格控制其覆盖区域，避免重叠覆盖度过高导致干扰严重。

4.3 互操作策略选择建议

连接态下的互操作包含切换和重定向方式。切换流程包含切换判决、切换准备和切换执行3个流程。在终端执行切换前目标小区已完成资源预留、数据转发等工作，可以减少终端切换失败概率同时缩短业务中断时延。但切换流程涉及源无线网、源核心网以及目标无线网、目标核心网等大量网元设备，并要求终端支持切换方式，复杂度高，影响范围广，实现难度大。

重定向流程没有切换准备过程，通过release消息携带目标网络频点，终端发起小区搜索接入目标网络。该方案由于需要终端自行完成小区搜索且不确定目标小区资源情况，因此存在一定的失败风险，可靠性低。另外，release消息下发同时源小区会删除用户所有资源，即使流程失败也不可再返回源小区。

综上所述，重定向通常为网络终端不支持切换或网络建设初期的一种过渡手段。当网络逐渐成熟，建议使用基于切换的异系统互操作，既能提高成功率又可以缩短时延，有效保障用户感知。