独立组网模式(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):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。

5G独立组网

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。

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。

下面我们逐个探讨,,先从独立组网说起

这就是选项1,其实这是纯4G的组网架构。

注意看图里面连接手机、4G基站和4G核心网的各有一条实线和一条虚线。其中虚线代表控制面,实线代表用户面。

控制面:就是用来发送管理、调度资源所需的信令的通道。

用户面:直观理解就是发送用户具体的数据通道。用户面和控制面是完全分离的。

然而,选项1和5G并没有什么关系!

这是选项2,架构很简单,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。 虽然架构简单,但是要建这样一张5G网,要新建大量的基站和核心网,代价不菲。目前中国移动就有将近230万个4G站点,要是在建同样大的一张5G网络花费巨大。

这是选项5,可以看出,这其实是把4G基站升级增强之后连到了5G核心网之上,本质上还是4G。但新建了5G核心网之后,原先的4G核心网也该慢慢退服,一定会出现4G基站这连接5G核心网的需求,因此也算是未来会出现的架构。

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架构的前景也不乐观。


这是选项6。把5G基站连到4G核心网,还独立组网?这样5G基站有力使不出,也太憋屈了。况且,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。

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:

、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。
、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。

选项2对应的劣势如下:

、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。
、初期部署成本相对较高,无法有效利用现有4G基站资源。

5G非独立组网

下面到了非独立组网了,总体上来说,非独立组网要比独立组网复杂得多,这也是省钱所必须要付出的代价。

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。

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:

非独立组网的3系列,7系列及4系列,就是对这3个问题的不同回答。下面我们来逐个介绍。

选项3系列

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,适用于5G部署的最初阶段,覆盖不连续,也没太多业务,纯粹是作为4G无线宽带的补充而存在。

3系列分为3,3a和3x这3个选项,为什么有这样的区分呢?关键在于数据分流控制点的不同。

从上图可以看出,选项3的数据分流控制点在4G基站上,也就是说,4G不但要负责控制管理,还要负责把从核心网下来的数据分为两路,一路自己发给手机,另一路分流到5G去发给手机。

由于选项2中的4G基站须大力软件升级才能具备这样的能力,然而,基站硬件能否扛得住5G的流量还真不好说,因此,选项3颇不受待见,自提出以来就乏人问津。

而有的运营商,不愿意花钱改造4G基站(毕竟都是旧设备,迟早要淘汰)。于是,想了别的办法。

第一种办法,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。

什么叫用户面?什么叫控制面?
简单来说,用户面就是用户具体的数据,控制面就是管理和调度的那些命令。
上面这种方式,叫做"选项3a"。
第二种方法,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.

这种方式,叫做"选项3x"。 我们把它们三个放在一起,可以对比看看:

注意,只有"选项3"是增强型4G基站

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:

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

毕竟,很多优质的5G体验,必须基于5G核心网才能实现。

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。如下图所示:

这么多系里面,最重要的,就是那个3系。搞懂了3系,其它系都容易懂。将来打交道,研究最多的,估计就是3系和2系。 最后放一张完整版组网图,看得更清楚:

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全部测试预计也将于明年3月份左右完成(目前华为进度已基本完成),如不为了抢先5G用户,预计6月份能一步跳过NSA组网,直接开展SA组网,有利于减少投资并且降低网络复杂度!
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