5G时代的固移融合接入

固移融合的发展背景

移动宽带和固定宽带是既竞争又依赖的关系。移动宽带在互联网接入、数据服务等方面替代了一部分固定网络功能，如智能手机的普及逐渐取代了电脑等固定终端成为接入互联网的首选方式。而另一方面，在传统蜂窝、Cloud-RAN组成的异构网络中，都需要大量的移动回程网络。尤其是在接入段，移动网络和固网一样需要大量的光纤基础设施。这又说明了移动网和固网之间的相互依赖。

随着通信市场的日益成熟，竞争加剧，如何防止用户流失并发掘新用户是每个运营商都需要思考的问题。从2012年开始，欧洲的一些运营商通过并购或深耕现有用户，以获得更多的移动用户或固网用户。如固网优势运营商BT(British Telecom)收购无线运营商EE，DT(Deutsche Telekom) 70%的移动用户也同时使用DT的宽带业务。固移融合成为运营商之间争夺用户的一个有效手段。固定移动网络融合（FMC：Fixed Mobile Convergence），是通过固定网络与移动网络之间的融通、合作，从而实现全业务及融合业务的经营，为用户提供多样的高质量的通信、信息和娱乐等业务，而与其终端、网络、应用和位置无关。

LTE时代，IMS（IP多媒体子系统）固移融合解决方案为固定和移动用户提供统一的语音、数据、视频服务业务等，提升用户的体验。通过“固移用户捆绑”的新运营模式，提高每用户的业务收入，帮助运营商稳定了客户群并提升了盈利能力。

5G时代，云化网络架构、网络功能虚拟化、业务功能的深度融合，给固移融合带来了新的机遇和挑战。

应用场景和技术架构分析

固移融合业务需要具备以下几个特点：

● 在设备和网络层面实现无缝（Seamless）连接，能够在不同的网络平台间传输多种应用；在两种不同的网络间切换（Handover）不会中断或导致服务质量受损。

● 用户接入方式多样。融合服务和设备能够根据用户所在的位置、需要的应用、服务质量和通话量等具体需求，选择采用不同的接入技术，如WiFi或移动蜂窝网络。

● 能够让用户使用一个终端就完成以前用多个终端才能实现的应用。

● 个性化服务。终端用户可以按需设定服务，设定用户界面，使固网也支持类似智能手机的多样化设置。

从用户终端角度来看，5G时代的UE（用户设备）可以分为两种（如图1所示）：

一种是传统RG升级为5G RG，当作一个UE通过固网或移动网络接入5G核心网。5G RG可以通过有线或无线连接（FWA），也可以通过混合方式连接。

另外一种是原有的UE升级为NG UE，NG UE通过WLAN或移动蜂窝接入5G核心网。UE连接WiFi和无线实现部分流量offload，或者UE通过WLAN及无线蜂窝接入的同时双连接接入。
这两种情况下RG作为受信的节点提供WiFi接入功能。

从用户终端有线接入节点（Access Node）或接入网络（Access Network）来看，5G的固移融合在接入网主要体现为架构融合和功能融合。


资源共用，架构融合
5G时代，密集城区或热点地区等场景需要采用DU集中部署的C-RAN架构。对于固网接入来说，DU池和接入机房到用户的距离基本吻合。在一些接入机房条件较好的地区，可以实现固移设备共站址，资源共用，有效降低CAPEX。固网原有的机房、电源、空调、传输设备等资源可以共用，也便于设备的集中管理（见图2）。
 

简化网络，功能融合
简化网络架构和运维，降低OPEX，将两网认证、控制、管理功能的重合部分进行合一，为用户提供相同的业务体验，提高运维效率。

● 标准化接口。5G核心网进一步功能独立，与接入方式解耦，逐渐成为不感知接入技术（Agnostic）的5G核心网架构。标准化会减少AN到CN的接口耦合，从而实现无缝和无感知的接入。

● 统一认证。固定用户和移动用户之前是采用不同的运营认证，在同一运营商的视图下进行统一的用户认证，能够节省网络资源，简化管理。

● 统一资源管理。运用虚拟化和可编程技术，将固网和移动网络的部分重合功能抽象合一，同时支持运营商的统一资源调配。

如图1所示，目前在3GPP、BBF标准组织讨论的5G固移融合有三种典型接入场景，都是围绕着简化网络和功能融合这一目标进行的。

● 集成模式（Integration mode）：接入节点上提供AGF （Access Gateway Function）直接接入到5G CN。关键模块包含5G RG和AGF（Access Gateway Function）。

● 互通模式（Interworking mode）：在现有接入方式下，在原有和CN对接的传输设备上（如BNG）支持FMIF（Fixed-Mobile Interworking Function）接口。关键模块包含FN-RG、FMIF。这里的FNRG就是传统的RG，可以提供WiFi接入。

● 固网接入和无线蜂窝接入共存的混合模式（Hybrid mode）。

三种模式中，集成模式是主流，其网络架构最简洁、最彻底。随着L3下沉到接入节点，提供到5G CN的控制面和用户面接口更直接，减少中间传输设备。

接入机房结合AO重构，更有利部署未来SDN和NFV业务，如5G AGF功能。从功能和位置看，放在AO机房的NFVI架构上运行最为合适，也便于充分利用AO重构的NFV平台实现固移融合的深度的架构和功能融合。

集成模式完全由有线接入提供移动用户接入，同时融合面向5G CN功能(见图3)。图3中N1’/N2’/N3’/N4’ 接口是从有线接入到核心网的接口。所有的移动设备都接入到NG-RG（又称5G RG），由NG-RG实现到核心网的用户认证，核心网只需要对NG-RG进行认证和计费，而NG-RG下面的移动设备比如UE、PAD、PC等移动设备不需要单独认证和计费。


行业发展及网络演进

固移融合受到业界的广泛关注。标准进展方面，目前为止参与3GPP和BBF 5G FMC联合讨论的服务运营商有：AT&T、BT、China Mobile、DT、 KT、NTT、Orange、Telecom Italia、 Telefonica、Telenor、Vodafone。这些都是既有固网资源也有移动网资源的运营商。

目前5G固移融合的标准进展在BBF标准组织里的研究文档主要是SD-407：5G Fixed Mobile Convergence Study。3GPP里的FMC讨论在 Release15 3GPP SA2, TS23.706。同时3GPP Release16时间表对应的研究和合作即将开始。 

5G时代固移融合网络演进目标主要包括：基于5G核心网，作为Non-3GPP的接入网，实现接入无感知。基于软件模块化，软件驱动的功能开发使5G网络更加灵活。面向未来的架构设计支持工业、公网、用户网络等新型5G用例。基于云平台的聚合网络平台，融合原有移动网络用例之外的更多接入网业务。

当前5G 固移融合架构还在讨论阶段，还有很多问题需要运营商和厂家不断细化和解决，推动固移融合方案的不断完善。