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从NSA到SA:5G网络演进路线图

2019年8月2日 07:12  21世纪经济报道  

前面四代通信技术变革都是以“人”作为数据传输的核心,到了第五代移动通信网络,“物”的地位大幅提升,“物与物”、“人与物”的沟通打开了一个庞大的通信网络产业链。

这让3GPP在制定5G标准时,也提出了独立组网(SA)和非独立组网(NSA)两种网络架构路径,从当前全球国家的选择来看,都走上了从NSA再逐步转换到SA这一进程。中国运营商则在近期更加强调推进SA的力度。

从名称可以大概看出二者的不同,仅从字义理解,SA才是一个完全独立的5G网络架构,也可以完全支持5G三大特性下的丰富应用场景。NSA这一路径,是5G经历的必然,其“非独立”的说法也显示出与4G的丝缕关联。

在近日的一场公开演讲中,中国移动董事长杨杰表示,希望能够进一步加快5G技术成熟。从明年1月1日开始,5G终端必须具备SA模式,这也意味着明年NSA手机不可入网。

一时间,关于“真假5G”的讨论层出不穷。答案当然是不存在真假之说,但对通信产业链来说,NSA到SA的演进之路是怎么出现的,又将如何推进?

从NSA到SA

从5G的三大特性eMBB(超高带宽)、mMTC(超大连接)、URLLC(超低时延)也可以看出,5G与前面几个通信时代的不同。

相对来说,1-4G演变的核心主要在于网络传输速率的提升,但5G还有了对于连接数量和使用网络延迟度的两大特征要求。这让5G网络的复杂程度与此前都不大相同。

“5G网络架构于3GPP TSG-RAN第72次大会中,提出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。以应5G更多元的峰值速率、时延、容量等领域应用,相较于4G技术前很不一样。”在接受21世纪经济报道记者采访时,集邦咨询(TrendForce)资深研究总监谢雨珊如此说道。

具体来说,不同于此前几代将核心网(Core Network)与无线接入网(RAN)整体演进的方式,这次被分成两条路径发展的核心差异也正是在核心网部分。

NSA是基于4G核心网的基础上,只进行5G无线接入网建设,以实现快速的网络部署;SA则是基于5G核心网的架构进行设计,可以理解为是一套重新搭建的网络制式,包含接入网和核心网以及相关的回传链路。

不过Gartner研究副总裁刘轶向21世纪经济报道记者进一步解释道,虽然5G在整体架构上有了很大的变化,但网络部署上并没有太大不同。无线接入网主要由基站组成,为用户提供无线接入功能;核心网则主要为用户提供互联网接入服务和相应的管理功能等。但考虑到5G网络部署比较昂贵,同时比较复杂,部署时间也比较长,3GPP标准组织便定义了两种组网方式。

“如果只看基站的话,不管SA还是NSA都是要部署新的5G基站和天线,因为都是运行在新的频谱和架构上,所以实际差别不大。 但NSA不需要再部署新的核心网和回传链路,会节省很多成本和时间。”他进一步解释道。

从NSA到SA的演进有多种形式,目前主要模式SA是Option2,NSA是Option3。刘轶向记者分析道,具体来说,Option2是端到端的5G网络,不同制式网络之间通过核心网相连;Option3使用的是4G核心网络,但分为主站和从站,与核心网进行控制面命令传输的基站为主站。由于传统的4G基站处理数据的能力有限,需要对基站进行硬件升级改造,变成增强型4G基站,该基站为主站,新部署的5G基站作为从站进行使用。当然为了应对不同需求,Option3还有继续细分。

投资成本差异

正因为5G的完全部署难度较大,全球大多数运营商都选择了先局部部署NSA,再陆续演进到SA的这一过程。中国的运营商大多倾向于NSA和SA混合组网方式。

从商业逻辑角度也很好理解。eMBB带来的更高传输速率,可以让消费者更快接受5G时代的到来,这恰恰是NSA的核心优势所在。随着SA的陆续部署,再慢慢将运营商的核心商业模式释放到行业级应用中,而这也是行业人士普遍认为的,未来5G网络更大的行业价值所在。

vivo通信研究院总经理秦飞在近日的一场采访中向21世纪经济报道记者介绍道,NSA是目前迄今为止全球建好的网络。SA网络意味着整个核心网的重新建设,也将有服务化的架构,甚至涉及用户数据库、格式、字段的变化,要想实现SA商用还要搬移大量数据库,需要大量实践。

“SA网络相对来说测试等方面的进度会相对滞后,因为反映出大量5G新的技术,在未来会支持行业、切片或边缘计算做得更好。”他进一步表示。

至于SA部署成熟的进程,谢雨珊指出,SA是未来组网方式,从建立到真正成熟会循序渐进,将经历1-2年时间。由于SA架构需自己独立无线网、核心网和回程链路,支持网络切片、边缘计算等,在上行速率、网络时延、连接数量上符合5G规范的性能。厂商需掌握5G标准中3GPP组织冻结的相关标准(切换SA标准研发、5G信号调通到样机研制与生产)、技术来做调整。

她同时指出,“目前主流仍是LTE部署,另外,NSA为了满足终端两路信号连接,需要引入双工器这一元器件,将会带来成本增加和性能损失,而SA一步到位。”

一位运营商人士则告诉21世纪经济报道记者,虽然在5G网络建设早期,NSA不用改变核心网的架构而投资成本相对低,但考虑到后期LTE网络设备升级成本等方面的投入,实际上从长远发展来看,SA架构的总投资会更节省,但SA的前期一次性投入较大,这是考虑到SA网络复杂程度等因素影响。

下游厂商的挑战

NSA和SA有约半年的标准冻结时间差,这也影响到下游厂商的准备工作。2017年12月,NSA标准冻结,2018年6月SA的标准完成冻结。

谢雨珊向记者分析道,NSA的核心网络依靠现有LTE设施,布建复杂度比SA低,因此其终端产品推出的速度会快许多,支持NSA架构5G终端虽成熟,但在设计上更具挑战,在射频器件上成本上也会更高。

基于从NSA到SA的演进过程,目前最先涌现的5G终端——手机,也大多支持NSA模式。当然这也与手机搭载的芯片有关,华为之所以能做到支持NSA和SA双模,是在于华为自主设计的巴龙5000芯片可以通过双模支持,但其他手机厂商搭载的高通X50芯片目前仅支持NSA模式。

不过中国移动福建公司厦门分公司网络部副总经理刘青青向21世纪经济报道记者强调,不管NSA、SA都是5G标准化组织3GPP制定的标准,没有所谓“真假5G”的概念。

“NSA是中国移动目前正在部署的网络模式,可以在4G基础上不用换卡、不用换号就可以更快更好体验到5G。SA网络中国移动也正在全力推进标准化落地,相信SA是未来5G的目标,但是在未来4-5年内NSA和SA将是并存状态。大家不用担心买了NSA手机之后,在未来就不能用了,其实NSA在速率感知上跟SA是一样的,我们建议终端用户不用过多担心这个问题。”刘青青续称。

秦飞则向记者介绍道,实际上,SA网络下的单模,意味着是单个网络的联通,要么4G网络通,要么5G网络通,二者需来回切换。但NSA网络下,是4G和5G网络需要双通,对手机零部件也有双通的网络信号传输要求,这对手机中的元器件通讯要求实际上更高。

因此对手机厂商的研发来说,NSA的研发难度其实更大。“如果现在把NSA做好了,体验、功耗也能做得更好,切到SA网络的时候反而可以更容易,所以这个阶段我们也在解决很多NSA的难题。目前阶段还在不断跟设备商做大量测试,包括功耗等方面的问题在不停地解决。”

他还强调,今年所有推出的NSA单模5G手机在明后年甚至未来十年内都能正常使用,从体验5G网络和5G应用上看,不会有任何差别。

谢雨珊则指出了一个小差异。如前所述,正因为NSA的双通路,会一定程度影响到终端的耗电程度;此外NSA模式的手机要顾及不同频段,双连接终端在射频设计上会变得复杂,且在多个频段上同时传输资料,容易造成交调和谐波干扰,从而影响到终端性能,包括上下行速率和覆盖能力等。

整体来说,如今的终端厂商仍在针对功耗、闪充等技术不断优化,到底支持NSA模式的手机还是SA模式的手机,实际上更取决于消费者对5G手机的使用紧迫性,但并不会带来太大使用感受。

而在新一个通信时代的10年里,更应该期待的是SA真正铺开后,对包括无人驾驶、智慧工厂在内的细分行业带来的想象力。

编 辑:章芳
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