5G SA and NSA

匆匆过客 提交于 2020-02-04 00:19:05

简介

独立组网模式(SA)

SA指的是新建5G网络,包括新基站、回程链路以及核心网。SA引入了全新网元与接口的同时,还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术,并与5GNR结合,同时其协议开发、网络规划部署及互通互操作所面临的技术挑战将超越3G和4G系统。

非独立组网模式(NSA)

NSA非独立组网指的是使用现有的4G基础设施,进行5G网络的部署。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据,其控制信令仍通过4G网络传输

       可以说,SA是纯5G,接入、吞吐量、延时能达到最佳性能。NSA是借用4G设备的演进版5G。事实上,3GPP对5G的架构标准化的过程中,在最早输出的是5G NSA(非独立组网),5G无法单独工作,仅仅是作为4G的增强,分担4G的流量。而5G SA(独立组网)的标准化足足比非独立组网慢了半年之久。

为什么会有NSA?

答:穷,SA太烧钱。LTE才建好,你跟我说扔了,玩5G?不好意思,玩不起!

 

5G组网架构

对于5G的网络架构,在3GPP TSG-RAN 第 72 次全体大会上,提出了8个选项,如下图所示:

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       这8个选项分为独立组网和非独立组网两组。其中选项1,2,5,6是独立组网,选项3,4,7,8是非独立组网。非独立组网的选项3,4,7还有不同的子选项。

       在这些选项中,选项1早已在4G结构中实现,选项6和选项8仅是理论存在的部署场景,不具有实际部署价值,标准中不予考虑。

为什么这么多组合?

4G、5G设施建设中,耗费巨大,基站是大头,为了推动5G商用,3GPP的成员们不得不煞费苦心,把所有可能的不可能的都提出来,然后标准化可行的若干选项,供营运商选择。


独立组网SA

选项1

选项1,其实这是纯4G的组网架构,如下图:

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其中虚线代表控制面,实线代表用户面。

然而,选项1和5G显然并没有一毛钱的关系!

选项2

选项2,架构最简洁,就是5G基站连接5G核心网,这是5G网络架构的终极形态,可以支持5G的所有应用。

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但终极形态一般是要经过几次变身才能达到的,目前中国移动就有将近230万个4G站点,全换成5G?直接杀了他算了。

选项5

选项5,注意,这里把4G基站升级增强了,然后连到了5G核心网上,本质上还是4G。也就是说原先的4G核心网先退服,基站就改造一下继续用。

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但是,改造后的增强型4G基站跟5G基站相比,在峰值速率、时延、容量等方面依然有明显差别。后续的优化和演进,增强型4G基站也不一定都能支持。因此选项5架构的说是假5G也不冤枉。

选项6

选项6,把5G基站连到4G核心网,

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这样5G基站有力使不出,5G基站作为花钱的大头都建了,竟然不建相对是小头的5G核心网?因此这个架构是不会有运营商选择的,3GPP也没有考虑标准化。

SA总结

总结起来,5G可能的独立组网方案只有选项2和选项5,其中选项2是5G网络的终极架构。

选项2的优势如下:

1、一步到位引入5G基站和5G核心网,不依赖于现有4G网络,演进路径最短。
2、全新的5G基站和5G核心网,能够支持5G网络引入的所有新功能和新业务。

与此同时,选项2对应的劣势如下:

1、5G 频点相对 LTE 较高,初期部署难以实现连续覆盖,会存在大量的5G与4G系统间的切换,用户体验不好。
2、初期部署成本相对较高,无法有效利用现有4G基站资源。

非独立组网NSA

前面说了,非独立组网有选项3/4/7/8,你以为这就完了?还是太年轻,你以为是这样:

其实他是这样:

为啥有这些子选项?

5G非独立组网的诸多选项,都是由下面的三个问题的答案排列组合而成:

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热身

首先解释几个术语:

双连接:顾名思义,就是手机能同时跟4G和5G都进行通信,能同时下载数据。一般情况下,会有一个主连接和从连接。

我们可以把双连接想象成我们常用的耳机一样,两路数据可以通过左右一双耳机传送。

控制面锚点:双连接中的负责控制面的基站就叫做控制面锚点。

不妨继续以耳机做比喻,控制面就像耳机中的控制按钮,有控制按钮那一侧一样既可以控制播放也可以发送数据。

分流控制点:用户的数据需要分到双连接的两条路径上独立传送,但是在哪里分流呢?这个分流的位置就叫分流控制点。

选项3系列

在"3系"组网方式中,参考的是LTE双连接架构,4G基站是主站,5G基站是从站

该系列的基站连接的核心网是4G核心网,控制面锚点都在4G,UE采用双连接,同时连接4G和5G基站。5G基站无法直接连在4G核心网上面,它会通过4G基站接到4G核心网。

  • 选项3:5G基站的用户面和控制面都通过4G基站连接到核心网。由于传统4G基站能力有限,这种情况需要对4G基站增强改造。
  • 选项3a:5G基站的用户面直接通4G核心网,控制面继续锚定于4G基站。
  • 选项3x:把用户面数据分为两部分,会对4G基站造成瓶颈的那部分,迁移到5G基站。剩下的部分,继续走4G基站。

营运商您看看,哪种喜欢挑哪种!

实际上3/3a/3x组网方式,是目前国外运营商最喜欢的方式,原因很简单:

1、利用了旧的4G基站,省钱。
2、部署起来很快很方便,有利于迅速推入市场,抢占用户。

7系组网方式

把"3系"组网方式里面的4G核心网替换成5G核心网,这就是"7系"组网方式。


需要注意的是,因为核心网是5G核心网,所以此类方式下,4G基站都需要升级成增强型4G基站

4系组网方式

在"4系"组网里,4G基站和5G基站共用5G核心网,5G基站为主站,4G基站为从站

唯一不同的,选项4的用户面从5G基站走,选项4a的用户面直接连5G核心网。

 

NSA与SA比较

1、NSA的优势在哪儿?


SA架构相比较而言更为简单,而NSA架构则略为复杂。相较SA,NSA的优势主要包括:
(1)借助目前成熟的4G网络扩大5G 覆盖范围。由于手机终端发射功率有限,所以5G网络的覆盖范围主要受限于上行(即手机发送信号到基站),那么通过与4G联合组网的方式(NSA)可以实现5G单站覆盖范围的扩大;

(2)NSA标准更早结束,产品更成熟。NSA相较SA标准更为提前,产品路标也相应的提早成熟。当前我国5G推进组也已经基本完成了NSA的大部分测试工作;

(3)无需建设新的核心网。NSA组网下,5G基站将利用现有4G核心网,省去5G核心网络的建设。

2、相较SA,NSA架构也有如下劣势


(1)仍必须改动4G现网。如上所述,NSA是4G网络和5G网络融合的组网方式,所以势必涉及到对4G现网的升级改造(包括无线和核心网);同时5G NR应用频段更高,覆盖范围更小,现有4G网络密度无法满足5G覆盖。

(2)无法调整现有设备的供应商结构。NSA组网方式下,更加依托于原有的设备投入,采用NSA需要互操作的统一性,仍然需要采购原网厂商的设备,则运营商不能重新划分设备厂商的投资结构。

(3)现网无法满足5G高可靠低时延要求。由于NSA无需建设5G新核心网,且NSA需借助4G无线空口(NSA无线锚点在4G),但现有的4G核心网架构和4G空口却无法满足5G对于时延和传输可靠性的要求。

3、NSA架构有助于快速建网,但较SA直接建网资本开支更高


       连续覆盖的前提下,无论采用SA还是NSA密集城区场景所需5G基站数量相同。考虑到国内4G现网在密集城区的站间距已经在300米以内,通过对5G基站在密集城区室外场景的链路预算分析,我们认为在4G/5G基站共站址的基础上,SA网络架构方案即可实现5G的连续覆盖(NSA架构下,也需要5G和4G基站共站址);SA基站单站价格更有优势。由于NSA需要5G与4G同厂商,而SA则无此要求。因此NSA架构下,运营商在采购5G基站时的议价能力势必会减弱。

       综上所述,总体来说,无论如何组网,最终必然会走向SA架构。目前国内5G商用牌照已提前发放,为了抢占5G先发市场,NSA或将成为部分运营商的先期建网选择。但SA全部测试也很快会完成。

 

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