【5G】独立组网(SA)和非独立组网(NSA)解析 |
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独立组网(SA)和非独立组网(NSA)前言1. 5G 网络架构的特性2. 5G 双连接概述3. SA 和 NSA 的技术要点和优劣对比4. 传统基站的演进总结
独立组网(SA)和非独立组网(NSA)
前言
本文旨在科普5G核心网相关知识,参考5G相关书籍《深入浅出:5G 移动通信标准与架构》及3GPP文章。 1. 5G 网络架构的特性5G 网络架构,首先是分成了 SA 和 NSA,在 3GPP 的 R15 版本中,分成了两个阶段,其中第一个阶段发布的就是 NSA,第二阶段发布的是 SA,它们的部署是不相同的。 什么是 5G SA 呢,SA 即是 Standalone,就是独立组网,就是一套全新的 5G 网络,包括全新的基站和核心网。 而 5G NSA 呢,就是非独立组网,使用现有的 4G 网络,进行改造、升级和增加一些 5G 设备,使网络可以让用户体验到 5G 的超高网速,又不浪费现有的设备。
如果从技术理论设计上来说,SA(独立组网)无疑是最佳的选择,但现实是 3GPP 不得不考虑目前各大运营商已存在庞大的 4G 网络,如何能让就网络设备能继续发挥作用,节省投资,又能享受 5G 的体验,这就是 NSA(非独立组网)。 但其实并不是这么简单,在 NSA 和 SA 下,又分成了很多的选项,为运营商提供组网参考。 NSA 的组网方式就更多了,我们就讲大类,选项 3:是 4G 核心网+(4G 基站与 5G 基站混合),而选项 4 和 7,则是 5G 核心网+(4G 基站与 5G 基站混合),区别是对控制面和用户面的方式的不同。具体的细分我们就不讲解了,因为,基本上运营商大多数选择了选项 3 的方式,原因很简单,增加的投资不多,却最大效益的实现 5G 的功能。 NSA 一般采用选项 3x 方案,就是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。 5G NSA OPTION 7 系列: 5G NSA OPTION 4 系列: 5G SA OPTION 2/5/6 系列: 从上面 SA 和 NSA 的组网方式不同,我们总结其中的技术要点: 1、NSA 没有 5G 核心网,是利用现有的 4G 核心网接入,而 SA 则是全部采用 5G 架构,包括 5G 的核心网。 2、由于 NSA 是新建 5G 基站+4G 基站升级支持 5G 的,再连接 4G 核心网,因此,在 NSA 组网下,5G 与 4G 在接入网级互通复杂,虽然利旧了 4G 设备,但组网和运营成本大增;在 SA 组网下,5G 与 4G 仅在核心网级互 通,非常简单。 3、在 NSA 组网下,终端需要支持 LTE 和 NR 双连接,终端成本会更高;在 SA 组网下,终端仅连接 NR 一种无线接入技术,对 4G 采用回落技术,简单成熟的技术。 看似简单的架构区别,背后却会牵涉出一堆性能指标差别,这些指标主要包括了网络时延、上行带宽、网络灵活敏捷性和服务可靠性等。从技术的角度来说,NSA 肯定是要比 SA 差很远,但 NSA 可以利用现有的设备,节省投资快速部署 5G,是运营商愿意使用的关键。 5G 网络切片 NSA 与 SA 的关键区别是有无 5G 核心网,相对于 2/3/4G,5G 核心网是一次颠覆式设计,它基于 SBA 服务化架构,使能敏捷高效地创建“网络切片”,不同的切片应对不同行业的多样化的 5G 用例,运营商可以轻松对客户进行个性化定制,既能提升现有客户的价值,也能开展 B2B,B2B2C 模式扩展,获得新的商业模式和收入增长点。 网络切片通过灵活的网络资源组合,为不同行业的 5G 用例保障不同的 QoS,可大大提升网络服务质量,并可降低部署成本。 SA:支持网络切片 NSA:不支持 MEC(多接入边缘计算) 使用 5G 核心网的用户面和控制面彻底分离,使能 UPF(用户面功能)实现下沉和分布式部署。这种分离架构,使 MEC(多接入边缘计算)成为可能,并分布式部署于网络接入侧、本地侧、汇聚侧和核心侧。 分布式的 UPF/MEC 意味着内容和服务将从互联网走进移动内网,使之更接近用户侧,从而减少网络传输时延,并减轻核心网和骨干传输网络负担,可实现工业自动控制、远程控制、AR/VR 等低时延、大带宽 5G 应用。 由于 MEC 的存在,让 5G 的低时延成为可能,这在 V2X、工业自动化等等行业应用成为可能。 SA:支持 MEC NSA:不支持 网络安全与开放 在安全构架上,5G 核心网比 4G EPC 更强,具有更强的加密算法,更安全的隐私加密,更安全的网间互联和更安全的用户数据,可全面实现网络安全防护。 同时,支持网络能力的开放,5G 核心网采用标准接口,支持其它系统在安全框架内接入。 SA:安全和开放功能强 NSA:安全与 4G 网络一致,无开放能力. 部署和运维 在 NSA 组网下,5G 与 4G 在接入网级互通,互连更复杂。而在 SA 组网下,与 4G 或以前的 2G、3G 网络,都只是一个网间互联的关系,互联非常简单。 互连复杂会影响空口时延。在控制面时延上, NSA 组网下 NR 锚定于 LTE 控制面,因此,控制面时延基本与4G 一样。在用户面时延上,如果 LTE 与 NR 数据流聚合,用户面时延会受限于 4G。 同时,互连复杂会影响切换时延。在 NSA 组网下,由于 5G NR 锚定于 4G LTE,NR 至 NR 之间的切换若发生LTE 锚定改变,需多步骤才能完成,花费时间较长。 但 NSA 的部署,可以最大效能的利用原有的 4G 网络,原来的 4G 基站也可以通过软升级支持 5G,能节约投资,但会给运维带来极大的难题。而 SA 下,虽然投入的设备会更多,但后期能接入自动化运维,真正实现智能化的故障处理等。 SA:部署成本较高,运维成本低 NSA:部署投入少,部署快,运维成本高 综上所述,SA 将是运营商未来的方向,NSA 只作为过渡快速部署和利旧的方案,会获得短期的应用。 布网策略:
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