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      從NSA到SA:5G網絡演進路線圖

      2019年8月2日 07:12  21世紀經濟報道  

      前面四代通信技術變革都是以“人”作為數據傳輸的核心,到了第五代移動通信網絡,“物”的地位大幅提升,“物與物”、“人與物”的溝通打開了一個龐大的通信網絡產業鏈。

      這讓3GPP在制定5G標準時,也提出了獨立組網(SA)和非獨立組網(NSA)兩種網絡架構路徑,從當前全球國家的選擇來看,都走上了從NSA再逐步轉換到SA這一進程。中國運營商則在近期更加強調推進SA的力度。

      從名稱可以大概看出二者的不同,僅從字義理解,SA才是一個完全獨立的5G網絡架構,也可以完全支持5G三大特性下的豐富應用場景。NSA這一路徑,是5G經歷的必然,其“非獨立”的說法也顯示出與4G的絲縷關聯。

      在近日的一場公開演講中,中國移動董事長楊杰表示,希望能夠進一步加快5G技術成熟。從明年1月1日開始,5G終端必須具備SA模式,這也意味著明年NSA手機不可入網。

      一時間,關于“真假5G”的討論層出不窮。答案當然是不存在真假之說,但對通信產業鏈來說,NSA到SA的演進之路是怎么出現的,又將如何推進?

      從NSA到SA

      從5G的三大特性eMBB(超高帶寬)、mMTC(超大連接)、URLLC(超低時延)也可以看出,5G與前面幾個通信時代的不同。

      相對來說,1-4G演變的核心主要在于網絡傳輸速率的提升,但5G還有了對于連接數量和使用網絡延遲度的兩大特征要求。這讓5G網絡的復雜程度與此前都不大相同。

      “5G網絡架構于3GPP TSG-RAN第72次大會中,提出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。以應5G更多元的峰值速率、時延、容量等領域應用,相較于4G技術前很不一樣。”在接受21世紀經濟報道記者采訪時,集邦咨詢(TrendForce)資深研究總監謝雨珊如此說道。

      具體來說,不同于此前幾代將核心網(Core Network)與無線接入網(RAN)整體演進的方式,這次被分成兩條路徑發展的核心差異也正是在核心網部分。

      NSA是基于4G核心網的基礎上,只進行5G無線接入網建設,以實現快速的網絡部署;SA則是基于5G核心網的架構進行設計,可以理解為是一套重新搭建的網絡制式,包含接入網和核心網以及相關的回傳鏈路。

      不過Gartner研究副總裁劉軼向21世紀經濟報道記者進一步解釋道,雖然5G在整體架構上有了很大的變化,但網絡部署上并沒有太大不同。無線接入網主要由基站組成,為用戶提供無線接入功能;核心網則主要為用戶提供互聯網接入服務和相應的管理功能等。但考慮到5G網絡部署比較昂貴,同時比較復雜,部署時間也比較長,3GPP標準組織便定義了兩種組網方式。

      “如果只看基站的話,不管SA還是NSA都是要部署新的5G基站和天線,因為都是運行在新的頻譜和架構上,所以實際差別不大。 但NSA不需要再部署新的核心網和回傳鏈路,會節省很多成本和時間。”他進一步解釋道。

      從NSA到SA的演進有多種形式,目前主要模式SA是Option2,NSA是Option3。劉軼向記者分析道,具體來說,Option2是端到端的5G網絡,不同制式網絡之間通過核心網相連;Option3使用的是4G核心網絡,但分為主站和從站,與核心網進行控制面命令傳輸的基站為主站。由于傳統的4G基站處理數據的能力有限,需要對基站進行硬件升級改造,變成增強型4G基站,該基站為主站,新部署的5G基站作為從站進行使用。當然為了應對不同需求,Option3還有繼續細分。

      投資成本差異

      正因為5G的完全部署難度較大,全球大多數運營商都選擇了先局部部署NSA,再陸續演進到SA的這一過程。中國的運營商大多傾向于NSA和SA混合組網方式。

      從商業邏輯角度也很好理解。eMBB帶來的更高傳輸速率,可以讓消費者更快接受5G時代的到來,這恰恰是NSA的核心優勢所在。隨著SA的陸續部署,再慢慢將運營商的核心商業模式釋放到行業級應用中,而這也是行業人士普遍認為的,未來5G網絡更大的行業價值所在。

      vivo通信研究院總經理秦飛在近日的一場采訪中向21世紀經濟報道記者介紹道,NSA是目前迄今為止全球建好的網絡。SA網絡意味著整個核心網的重新建設,也將有服務化的架構,甚至涉及用戶數據庫、格式、字段的變化,要想實現SA商用還要搬移大量數據庫,需要大量實踐。

      “SA網絡相對來說測試等方面的進度會相對滯后,因為反映出大量5G新的技術,在未來會支持行業、切片或邊緣計算做得更好。”他進一步表示。

      至于SA部署成熟的進程,謝雨珊指出,SA是未來組網方式,從建立到真正成熟會循序漸進,將經歷1-2年時間。由于SA架構需自己獨立無線網、核心網和回程鏈路,支持網絡切片、邊緣計算等,在上行速率、網絡時延、連接數量上符合5G規范的性能。廠商需掌握5G標準中3GPP組織凍結的相關標準(切換SA標準研發、5G信號調通到樣機研制與生產)、技術來做調整。

      她同時指出,“目前主流仍是LTE部署,另外,NSA為了滿足終端兩路信號連接,需要引入雙工器這一元器件,將會帶來成本增加和性能損失,而SA一步到位。”

      一位運營商人士則告訴21世紀經濟報道記者,雖然在5G網絡建設早期,NSA不用改變核心網的架構而投資成本相對低,但考慮到后期LTE網絡設備升級成本等方面的投入,實際上從長遠發展來看,SA架構的總投資會更節省,但SA的前期一次性投入較大,這是考慮到SA網絡復雜程度等因素影響。

      下游廠商的挑戰

      NSA和SA有約半年的標準凍結時間差,這也影響到下游廠商的準備工作。2017年12月,NSA標準凍結,2018年6月SA的標準完成凍結。

      謝雨珊向記者分析道,NSA的核心網絡依靠現有LTE設施,布建復雜度比SA低,因此其終端產品推出的速度會快許多,支持NSA架構5G終端雖成熟,但在設計上更具挑戰,在射頻器件上成本上也會更高。

      基于從NSA到SA的演進過程,目前最先涌現的5G終端——手機,也大多支持NSA模式。當然這也與手機搭載的芯片有關,華為之所以能做到支持NSA和SA雙模,是在于華為自主設計的巴龍5000芯片可以通過雙模支持,但其他手機廠商搭載的高通X50芯片目前僅支持NSA模式。

      不過中國移動福建公司廈門分公司網絡部副總經理劉青青向21世紀經濟報道記者強調,不管NSA、SA都是5G標準化組織3GPP制定的標準,沒有所謂“真假5G”的概念。

      “NSA是中國移動目前正在部署的網絡模式,可以在4G基礎上不用換卡、不用換號就可以更快更好體驗到5G。SA網絡中國移動也正在全力推進標準化落地,相信SA是未來5G的目標,但是在未來4-5年內NSA和SA將是并存狀態。大家不用擔心買了NSA手機之后,在未來就不能用了,其實NSA在速率感知上跟SA是一樣的,我們建議終端用戶不用過多擔心這個問題。”劉青青續稱。

      秦飛則向記者介紹道,實際上,SA網絡下的單模,意味著是單個網絡的聯通,要么4G網絡通,要么5G網絡通,二者需來回切換。但NSA網絡下,是4G和5G網絡需要雙通,對手機零部件也有雙通的網絡信號傳輸要求,這對手機中的元器件通訊要求實際上更高。

      因此對手機廠商的研發來說,NSA的研發難度其實更大。“如果現在把NSA做好了,體驗、功耗也能做得更好,切到SA網絡的時候反而可以更容易,所以這個階段我們也在解決很多NSA的難題。目前階段還在不斷跟設備商做大量測試,包括功耗等方面的問題在不停地解決。”

      他還強調,今年所有推出的NSA單模5G手機在明后年甚至未來十年內都能正常使用,從體驗5G網絡和5G應用上看,不會有任何差別。

      謝雨珊則指出了一個小差異。如前所述,正因為NSA的雙通路,會一定程度影響到終端的耗電程度;此外NSA模式的手機要顧及不同頻段,雙連接終端在射頻設計上會變得復雜,且在多個頻段上同時傳輸資料,容易造成交調和諧波干擾,從而影響到終端性能,包括上下行速率和覆蓋能力等。

      整體來說,如今的終端廠商仍在針對功耗、閃充等技術不斷優化,到底支持NSA模式的手機還是SA模式的手機,實際上更取決于消費者對5G手機的使用緊迫性,但并不會帶來太大使用感受。

      而在新一個通信時代的10年里,更應該期待的是SA真正鋪開后,對包括無人駕駛、智慧工廠在內的細分行業帶來的想象力。

      編 輯:章芳
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