5G SA and NSA
簡介
獨立組網模式(SA)
SA指的是新建5G網絡,包括新基站、回程鏈路以及核心網。SA引入了全新網元與接口的同時,還將大規模采用網絡虛擬化、軟件定義網絡等新技術,并與5GNR結合,同時其協議開發、網絡規劃部署及互通互操作所面臨的技術挑戰將超越3G和4G系統。
非獨立組網模式(NSA)
NSA非獨立組網指的是使用現有的4G基礎設施,進行5G網絡的部署。基于NSA架構的5G載波僅承載用戶數據,其控制信令仍通過4G網絡傳輸。
? ? ? ?可以說,SA是純5G,接入、吞吐量、延時能達到最佳性能。NSA是借用4G設備的演進版5G。事實上,3GPP對5G的架構標準化的過程中,在最早輸出的是5G NSA(非獨立組網),5G無法單獨工作,僅僅是作為4G的增強,分擔4G的流量。而5G SA(獨立組網)的標準化足足比非獨立組網慢了半年之久。
為什么會有NSA?
答:窮,SA太燒錢。LTE才建好,你跟我說扔了,玩5G?不好意思,玩不起!
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5G組網架構
對于5G的網絡架構,在3GPP TSG-RAN 第 72 次全體大會上,提出了8個選項,如下圖所示:
? ? ? ?這8個選項分為獨立組網和非獨立組網兩組。其中選項1,2,5,6是獨立組網,選項3,4,7,8是非獨立組網。非獨立組網的選項3,4,7還有不同的子選項。
? ? ? ?在這些選項中,選項1早已在4G結構中實現,選項6和選項8僅是理論存在的部署場景,不具有實際部署價值,標準中不予考慮。
為什么這么多組合?
4G、5G設施建設中,耗費巨大,基站是大頭,為了推動5G商用,3GPP的成員們不得不煞費苦心,把所有可能的不可能的都提出來,然后標準化可行的若干選項,供營運商選擇。
獨立組網SA
選項1
選項1,其實這是純4G的組網架構,如下圖:
其中虛線代表控制面,實線代表用戶面。
然而,選項1和5G顯然并沒有一毛錢的關系!
選項2
選項2,架構最簡潔,就是5G基站連接5G核心網,這是5G網絡架構的終極形態,可以支持5G的所有應用。
但終極形態一般是要經過幾次變身才能達到的,目前中國移動就有將近230萬個4G站點,全換成5G?直接殺了他算了。
選項5
選項5,注意,這里把4G基站升級增強了,然后連到了5G核心網上,本質上還是4G。也就是說原先的4G核心網先退服,基站就改造一下繼續用。
但是,改造后的增強型4G基站跟5G基站相比,在峰值速率、時延、容量等方面依然有明顯差別。后續的優化和演進,增強型4G基站也不一定都能支持。因此選項5架構的說是假5G也不冤枉。
選項6
選項6,把5G基站連到4G核心網,
這樣5G基站有力使不出,5G基站作為花錢的大頭都建了,竟然不建相對是小頭的5G核心網?因此這個架構是不會有運營商選擇的,3GPP也沒有考慮標準化。
SA總結
總結起來,5G可能的獨立組網方案只有選項2和選項5,其中選項2是5G網絡的終極架構。
選項2的優勢如下:
1、一步到位引入5G基站和5G核心網,不依賴于現有4G網絡,演進路徑最短。
2、全新的5G基站和5G核心網,能夠支持5G網絡引入的所有新功能和新業務。
與此同時,選項2對應的劣勢如下:
1、5G 頻點相對 LTE 較高,初期部署難以實現連續覆蓋,會存在大量的5G與4G系統間的切換,用戶體驗不好。
2、初期部署成本相對較高,無法有效利用現有4G基站資源。
非獨立組網NSA
前面說了,非獨立組網有選項3/4/7/8,你以為這就完了?還是太年輕,你以為是這樣:
其實他是這樣:
為啥有這些子選項?
5G非獨立組網的諸多選項,都是由下面的三個問題的答案排列組合而成:
熱身
首先解釋幾個術語:
雙連接:顧名思義,就是手機能同時跟4G和5G都進行通信,能同時下載數據。一般情況下,會有一個主連接和從連接。
我們可以把雙連接想象成我們常用的耳機一樣,兩路數據可以通過左右一雙耳機傳送。
控制面錨點:雙連接中的負責控制面的基站就叫做控制面錨點。
不妨繼續以耳機做比喻,控制面就像耳機中的控制按鈕,有控制按鈕那一側一樣既可以控制播放也可以發送數據。
分流控制點:用戶的數據需要分到雙連接的兩條路徑上獨立傳送,但是在哪里分流呢?這個分流的位置就叫分流控制點。
選項3系列
在"3系"組網方式中,參考的是LTE雙連接架構,4G基站是主站,5G基站是從站:
該系列的基站連接的核心網是4G核心網,控制面錨點都在4G,UE采用雙連接,同時連接4G和5G基站。5G基站無法直接連在4G核心網上面,它會通過4G基站接到4G核心網。
- 選項3:5G基站的用戶面和控制面都通過4G基站連接到核心網。由于傳統4G基站能力有限,這種情況需要對4G基站增強改造。
- 選項3a:5G基站的用戶面直接通4G核心網,控制面繼續錨定于4G基站。
- 選項3x:把用戶面數據分為兩部分,會對4G基站造成瓶頸的那部分,遷移到5G基站。剩下的部分,繼續走4G基站。
營運商您看看,哪種喜歡挑哪種!
實際上3/3a/3x組網方式,是目前國外運營商最喜歡的方式,原因很簡單:
1、利用了舊的4G基站,省錢。
2、部署起來很快很方便,有利于迅速推入市場,搶占用戶。
7系組網方式
把"3系"組網方式里面的4G核心網替換成5G核心網,這就是"7系"組網方式。
需要注意的是,因為核心網是5G核心網,所以此類方式下,4G基站都需要升級成增強型4G基站。
4系組網方式
在"4系"組網里,4G基站和5G基站共用5G核心網,5G基站為主站,4G基站為從站。
唯一不同的,選項4的用戶面從5G基站走,選項4a的用戶面直接連5G核心網。
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NSA與SA比較
1、NSA的優勢在哪兒?
SA架構相比較而言更為簡單,而NSA架構則略為復雜。相較SA,NSA的優勢主要包括:
(1)借助目前成熟的4G網絡擴大5G 覆蓋范圍。由于手機終端發射功率有限,所以5G網絡的覆蓋范圍主要受限于上行(即手機發送信號到基站),那么通過與4G聯合組網的方式(NSA)可以實現5G單站覆蓋范圍的擴大;
(2)NSA標準更早結束,產品更成熟。NSA相較SA標準更為提前,產品路標也相應的提早成熟。當前我國5G推進組也已經基本完成了NSA的大部分測試工作;
(3)無需建設新的核心網。NSA組網下,5G基站將利用現有4G核心網,省去5G核心網絡的建設。
2、相較SA,NSA架構也有如下劣勢
(1)仍必須改動4G現網。如上所述,NSA是4G網絡和5G網絡融合的組網方式,所以勢必涉及到對4G現網的升級改造(包括無線和核心網);同時5G NR應用頻段更高,覆蓋范圍更小,現有4G網絡密度無法滿足5G覆蓋。
(2)無法調整現有設備的供應商結構。NSA組網方式下,更加依托于原有的設備投入,采用NSA需要互操作的統一性,仍然需要采購原網廠商的設備,則運營商不能重新劃分設備廠商的投資結構。
(3)現網無法滿足5G高可靠低時延要求。由于NSA無需建設5G新核心網,且NSA需借助4G無線空口(NSA無線錨點在4G),但現有的4G核心網架構和4G空口卻無法滿足5G對于時延和傳輸可靠性的要求。
3、NSA架構有助于快速建網,但較SA直接建網資本開支更高
? ? ? ?連續覆蓋的前提下,無論采用SA還是NSA密集城區場景所需5G基站數量相同。考慮到國內4G現網在密集城區的站間距已經在300米以內,通過對5G基站在密集城區室外場景的鏈路預算分析,我們認為在4G/5G基站共站址的基礎上,SA網絡架構方案即可實現5G的連續覆蓋(NSA架構下,也需要5G和4G基站共站址);SA基站單站價格更有優勢。由于NSA需要5G與4G同廠商,而SA則無此要求。因此NSA架構下,運營商在采購5G基站時的議價能力勢必會減弱。
? ? ? ?綜上所述,總體來說,無論如何組網,最終必然會走向SA架構。目前國內5G商用牌照已提前發放,為了搶占5G先發市場,NSA或將成為部分運營商的先期建網選擇。但SA全部測試也很快會完成。
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總結
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