假设你是一家运营商的网络规划工程师,手上有20MHz的2.1GHz FDD频段,跑着4G LTE网络,用户好好的。现在5G来了,领导说"赶紧上5G",但你面临一个尴尬的选择:
DSS就是方案C——它像一块可变车道的高速公路:早高峰4G车多,给4G多分配几条车道;晚高峰5G车多了,自动把车道划给5G。关键是,这一切在毫秒级完成,用户完全无感。
4G LTE和5G NR的物理层设计完全不同——帧结构不同、子载波间隔不同、参考信号不同。让它们在同一块频谱上和平共处,核心挑战有三个:
graph TD
A[DSS三大核心挑战] --> B[挑战1: 时域冲突<br>LTE子帧和NR时隙结构不同]
A --> C[挑战2: 参考信号冲突<br>LTE CRS始终在线,NR信号无处安放]
A --> D[挑战3: 控制信道冲突<br>两套系统都要发控制信息]
B --> E[解决方案: MBSFN子帧<br>LTE让出部分子帧给NR]
C --> F[解决方案: CRS速率匹配<br>NR绕开LTE参考信号位置]
D --> G[解决方案: 统一调度器<br>一个大脑管两套系统]
style A fill:#e74c3c,color:#fff
style E fill:#27ae60,color:#fff
style F fill:#27ae60,color:#fff
style G fill:#27ae60,color:#fff
LTE有一种特殊子帧叫MBSFN(Multicast/Broadcast Single Frequency Network)子帧,原本用于广播多播业务。它的特点是:控制区域之后的数据区域不传输LTE单播业务数据。
DSS巧妙地利用了这一点:
| 子帧类型 | LTE行为 | NR行为 |
|---|---|---|
| 普通LTE子帧 | 传输LTE控制+数据 | 不传输(避开LTE) |
| MBSFN子帧 | 只传控制区域(1-2个OFDM符号) | 利用剩余符号传输NR数据 |
| NR专用时隙 | 不传LTE数据 | 完全用于NR传输 |
为什么选MBSFN子帧? 因为传统LTE终端看到MBSFN子帧会自动跳过——它们被训练成"这类子帧里没有给我的数据"。而5G终端则知道在这些子帧里去找NR信号。这样既不干扰老4G手机,又给5G腾出了空间。
LTE有一个永远在工作的信号叫CRS(Cell Reference Signal,小区参考信号)。无论子帧类型如何,CRS都会在某些固定位置的RE(Resource Element)上发送——这是LTE终端做信道估计的基准。
问题来了:如果NR在这些位置也映射数据,就会互相干扰。解决方案是速率匹配(Rate Matching):
$$R_{\text{effective}} = \frac{N_{\text{coded bits}}}{N_{\text{total RE}} - N_{\text{CRS RE}} - N_{\text{reserved}}}$$
NR基站在调度PDSCH时,会根据RRC信令中的RateMatchPatternLTE-CRS参数,精确知道LTE CRS占用了哪些RE位置,然后绕开这些位置来映射NR数据——就像开车遇到路障,绕路行驶,但照样到达目的地。
graph LR
subgraph "NR速率匹配过程"
direction TB
A["原始NR数据<br>(编码后比特流)"] --> B["速率匹配模块"]
C["LTE CRS位置信息<br>(RRC配置告知)"] --> B
B --> D["映射到RE时<br>跳过CRS位置"]
D --> E["实际NR PDSCH<br>(避开CRS的RE映射)"]
end
style B fill:#f39c12,color:#fff
style D fill:#e74c3c,color:#fff
DSS的灵魂是统一调度器(Unified Scheduler)。它同时掌握LTE和NR的用户信息、信道状态、业务需求,在每个TTI(1ms)做出资源分配决策:
graph TD
subgraph "DSS统一调度器"
US["统一调度器<br>(每1ms决策一次)"]
end
subgraph "输入信息"
I1["LTE用户队列<br>(缓冲区状态)"]
I2["NR用户队列<br>(缓冲区状态)"]
I3["LTE CQI报告"]
I4["NR CQI/CSI报告"]
I5["运营商策略权重<br>(LTE:NR比例)"]
end
subgraph "输出决策"
O1["LTE资源分配<br>(哪些PRB/子帧)"]
O2["NR资源分配<br>(哪些PRB/时隙)"]
end
I1 --> US
I2 --> US
I3 --> US
I4 --> US
I5 --> US
US --> O1
US --> O2
style US fill:#8e44ad,color:#fff
调度器不是简单地把频谱一分为二,而是根据实时负载逐毫秒决策:这个子帧给LTE,下一个子帧给NR,再下一个可以混合。决策粒度最小到PRB级别(频域)和时隙级别(时域)。
| 实现方式 | 原理 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| MBSFN子帧法 | 将部分LTE子帧配置为MBSFN,NR利用这些子帧的数据区域 | LTE CRS开销少,NR吞吐量较高 | 需要协调MBSFN子帧分配,调度灵活度受限 | 最主流方案 |
| CRS速率匹配法 | NR在普通LTE子帧中直接传输,通过速率匹配绕开CRS | 调度更灵活,子帧利用率高 | CRS开销始终存在,NR性能有一定损失 | 作为MBSFN的补充 |
| Mini-slot法 | NR使用短时长(2-7个符号)的mini-slot插入LTE子帧间隙 | 时延更低,适合URLLC | 实现复杂,标准支持较晚 | 特定低时延场景 |
实际现网部署中,MBSFN子帧法 + CRS速率匹配法通常组合使用,取长补短。
下面用一张图展示DSS模式下,时频资源格子的真实面貌:
频域 (PRB)
▲
│ ┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│ │ C C │ C C │ C C │ C C │ C C │ C C │ ← LTE CRS (始终存在)
│ │ R R │ R R │ R R │ R R │ R R │ R R │
│ ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│ │LLLLL│LLLLL│NNNNN│LLLLL│NNNNN│LLLLL│
│ │LTE │LTE │NR │LTE │NR │LTE │
│ │Data │Data │Data │Data │Data │Data │
│ │ │ │(避C)│ │(避C)│ │
│ ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│ │LLLLL│NNNNN│NNNNN│NNNNN│NNNNN│LLLLL│
│ │LTE │NR │NR │NR │NR │LTE │
│ │Data │Data │Data │Data │Data │Data │
│ │ │(避C)│(避C)│(避C)│(避C)│ │
│ └─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
└──────────────────────────────────────────► 时域 (子帧)
SF#0 SF#1 SF#2 SF#3 SF#4 SF#5
LTE MBSFN MBSFN MBSFN MBSFN LTE
全LTE NR可发 NR可发 NR可发 NR可发 全LTE
C = CRS位置 (NR必须避开)
L = LTE数据 N = NR数据 (灰色区域)
注意几个要点:
运营商部署DSS通常遵循一个四阶段的"平滑过渡"路线:
graph LR
P1["Phase 1<br>5G初期<br>LTE:NR = 80:20<br>少量5G用户尝鲜"] --> P2["Phase 2<br>5G成长期<br>LTE:NR = 50:50<br>5G用户增长"]
P2 --> P3["Phase 3<br>5G成熟期<br>LTE:NR = 20:80<br>大部分用户已迁移"]
P3 --> P4["Phase 4<br>5G全面覆盖<br>100% NR<br>4G退网"]
style P1 fill:#3498db,color:#fff
style P2 fill:#2ecc71,color:#fff
style P3 fill:#f39c12,color:#fff
style P4 fill:#e74c3c,color:#fff
| 阶段 | LTE占比 | NR占比 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| Phase 1 | 80% | 20% | 5G手机刚上市,大部分用户还是4G |
| Phase 2 | 50% | 50% | 5G用户快速渗透,两种制式势均力敌 |
| Phase 3 | 20% | 80% | 5G已成主流,LTE只需保底 |
| Phase 4 | 0% | 100% | 频谱完全重耕为纯NR,DSS功成身退 |
关键点:这四个阶段之间是无缝切换的。DSS调度器根据实时负载自动调整比例,不需要人工改配置。Phase 4时直接关闭LTE,频谱变为纯NR——这就是"软重耕"的精髓。
DSS虽然解决了频谱共享问题,但并非没有代价:
| 场景 | NR吞吐量损失 | 原因 |
|---|---|---|
| 纯NR(无DSS) | 0%(基准) | NR独享全部资源 |
| DSS + CRS速率匹配 | 约10-15% | 需要避开LTE CRS,浪费部分RE |
| DSS + MBSFN | 约10-20% | LTE控制区域仍占用符号,且MBSFN子帧有开销 |
| 静态重耕(50%频谱) | 约40-50% | 直接砍掉一半带宽 |
虽然DSS有10-20%的性能损失,但相比静态重耕砍掉一半频谱的方案,DSS显然更优。
DSS模式下NR的时延会略高于纯NR载波,原因是: - NR不能使用所有子帧(部分给了LTE) - PDCCH调度机会减少 - Mini-slot的使用也受到LTE子帧边界的约束
但在实际现网中,这个时延增加通常在1-2ms以内,对大多数应用影响不大。
DSS主要部署在低频FDD频段,因为这些频段覆盖好、穿透强,但带宽有限:
| 频段 | 频率范围 | 典型带宽 | 典型运营商 |
|---|---|---|---|
| n5 (Band 5) | 824-849 / 869-894 MHz | 5-10 MHz | 美国AT&T |
| n1 (Band 1) | 1920-1980 / 2110-2170 MHz | 10-20 MHz | 全球广泛 |
| n3 (Band 3) | 1710-1785 / 1805-1880 MHz | 10-20 MHz | 欧洲亚洲 |
| n8 (Band 8) | 880-915 / 925-960 MHz | 5-10 MHz | 欧洲 |
为什么不在3.5GHz TDD上做DSS? 因为3.5GHz本身就是纯5G新频段,不需要和LTE共享。DSS的价值在于利用已有的LTE低频段来提供5G广覆盖。
如果你负责维护DSS网络,以下是需要特别关注的参数和指标:
| 陷阱 | 现象 | 原因 | 解决方案 |
|---|---|---|---|
| CRS速率匹配配置错误 | NR终端无法解调PDSCH,BLER极高 | NR不知道LTE CRS的确切位置 | 检查RateMatchPatternLTE-CRS配置 |
| MBSFN子帧比例不合理 | LTE用户投诉速率下降 | 给NR分配了过多子帧 | 根据负载动态调整MBSFN比例 |
| SSB时域位置冲突 | 5G终端无法驻留 | SSB被放到了非MBSFN子帧 | 确保SSB只在MBSFN子帧中发送 |
| LTE旧终端异常 | 部分老旧4G手机掉话 | 旧终端不支持MBSFN子帧的正常处理 | 升级终端固件或调整MBSFN配置 |
| 维度 | DSS | 静态重耕 | 新频段载波聚合 |
|---|---|---|---|
| 频谱利用率 | 高(动态按需分配) | 低(固定分割,浪费空闲资源) | 最高(独享新频谱) |
| 部署成本 | 低(软件升级) | 低(软件配置) | 高(新频谱拍卖+新设备) |
| 4G用户影响 | 最小 | 较大(带宽减半) | 无 |
| 5G峰值速率 | 受限(CRS开销) | 受限(带宽减半) | 最高 |
| 部署速度 | 快(数周) | 快(数周) | 慢(数月到数年) |
| 长期演进 | 平滑过渡到纯NR | 最终也需要全重耕 | 独立NR网络 |
| 适用阶段 | 5G初期到成长期 | 有明确重耕计划时 | 有新频谱资源时 |
核心结论:DSS不是最优解,但它是最务实的选择。它为运营商争取了时间——在5G用户还不够多时,不必牺牲4G用户体验;等5G用户足够多了,再平滑重耕为纯NR。
为了让5G终端能在DSS小区中正常工作,有一套关键的信令流程:
sequenceDiagram
participant UE as 5G终端
participant eNB as LTE基站(eNB)
participant gNB as NR基站(gNB)
Note over UE,gNB: 阶段1: LTE附着
UE->>eNB: LTE随机接入 + RRC连接
eNB->>UE: SIB1/SIB2 (含MBSFN配置)
Note over UE,gNB: 阶段2: NR测量与配置
eNB->>UE: RRC重配置 (含NR测量配置)
UE->>eNB: NR测量报告
eNB->>UE: NR SCG配置 (含DSS参数)
Note over UE,gNB: 阶段3: NR连接建立
UE->>gNB: NR随机接入
gNB->>UE: NR RRC配置<br>RateMatchPatternLTE-CRS<br>MBSFN子帧位置
Note over UE,gNB: 阶段4: DSS数据传输
loop 每个TTI (1ms)
gNB->>gNB: 统一调度器决策
gNB->>UE: NR PDSCH (速率匹配后)
eNB->>UE: LTE PDSCH (普通子帧)
end
关键信令参数解释:
| 参数 | 含义 | 取值示例 |
|---|---|---|
subframeAllocation |
MBSFN子帧在哪些子帧号上生效 | {1,2,3,4,6,7,8,9} |
rateMatchPatternLTE-CRS |
LTE CRS的精确RE位置 | 包含天线端口数、频域偏移等 |
dl-SCH-ConfigDSS |
DSS专用下行调度参数 | PRB粒度、MCS范围等 |
ssb-PositionsInBurst |
SSB在MBSFN子帧中的时域位置 | 指向特定OFDM符号 |
Q: DSS和载波聚合(CA)有什么区别?
A: 载波聚合是不同频段之间的捆绑,比如把800MHz和3.5GHz聚合在一起使用。DSS是同一频段上的4G/5G共享,本质上是在同一块频谱上"切时隙"而非"并频段"。两者可以组合使用:DSS频段作为覆盖层,新频段CA作为容量层。
Q: DSS模式下,4G手机和5G手机能同时上网吗?
A: 能,但不能在同一子帧的同一PRB上同时传输。调度器会按TTI粒度决定这个时刻给谁——可能在子帧#1给LTE用户传数据,子帧#2给NR用户传数据。对于终端来说,完全无感知,就像自己独占了整个频谱。
Q: DSS对5G的时延有多大影响?
A: 典型影响在1-2ms左右。原因是NR不能使用所有子帧(部分给了LTE),调度机会减少了。但对于eMBB类业务,这个影响可以忽略。只有对超低时延URLLC场景(需要1ms以下时延),DSS才不太适合。
Q: 什么时候应该关闭DSS,直接重耕为纯NR?
A: 当5G终端渗透率超过70-80%时,继续维护DSS的成本(CRS开销、调度复杂度)就不划算了。这时候应该逐步减少LTE资源,最终将整个载波切换为纯NR模式。很多运营商计划在2026-2028年完成这个过渡。
Q: DSS需要换基站硬件吗?
A: 通常不需要。DSS本质上是一个软件升级——通过更新基站的调度算法和协议栈软件即可实现。但前提是基站硬件的基带处理能力足够(需要同时运行LTE和NR两套协议栈)。较老的基站可能需要升级基带板。
本文由「51学通信」技术团队出品。51学通信由通信行业18年老兵爱卫生(微信ID: gprshome201101)维护,聚焦5G/6G核心网、3GPP标准解读、通信前沿技术深度分析。 出版作品有《5G核心网原理与实践》《IMS原理与实践》等4本通信专业书籍。知识星球「51学通信」提供深度技术答疑和行业洞察。
[!tip] 51学通信知识星球 星主:爱卫生(微信:gprshome201101)——公众号「51学通信」创办者,19 年通信行业运维与讲师经验,著有《GPRS网络信令实例详解》《EPC原理与实践》《5G核心网原理与实践》三本纸质书(各大电商平台有售)。 星球定位:深耕 5G 核心网、IMS、NFV/AI、云原生等 ICT 领域,主打运维岗位与信令分析。 当前规模:5200 篇主题 / 990 个回答,198 元/年。 加入福利:加入星球后请加爱卫生微信,拉您进知识星球年度陪伴与答疑群——不限量回复您的各种问题,另有群内分享。 AI 加持:51学通信知识星球已作为 skill 接入 WorkBuddy,使用 deepseek-4-flash 在海量星球帖子中精准找贴、找视频、找 FAQ 和案例,做总结、找文档和 PPT 等场景全覆盖。
