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5G的NSA和SA,到底啥意思?

5G技术发展至今,我相信大家对NSA和SA这两个词并不陌生。

从2017年年底开始,这两个概念就已经进入我们的视线。当时,5G NSA标准正式发布,曾经引起全球的广泛关注。

大家都问,5G标准就5G标准呗,怎么还来个5G NSA标准(所谓的“半个5G标准”)的说法?

后来,大家才听明白,5G分为两种组网类型,分别是NSA和SA。NSA是Non-Standalone,非独立组网。SA是Standalone,独立组网。

标准风波结束之后,到了2019年年底,围绕NSA和SA,又闹了一场风波,也就是真假5G手机之争。

这场风波比上次更猛烈,几乎是全国范围的大论战。

当时的争论焦点,主要集中在5G手机的模式支持上。很多人认为,仅支持NSA组网的手机,并不是真正的5G手机。只有支持SA组网的手机,才是真5G手机。

随着时间的推移,大部分5G手机芯片都开始同时支持SA和NSA,争论也随之平息。

我可以预测,到了今年9月份左右,NSA和SA又会在大家的朋友圈刷屏一次。为什么呢?

因为国内三大运营商的5G SA核心网,很有可能在9月份左右正式开启商用。也就是说,SA组网的5G,将在那个时候和大家见面。

为了帮助大家搞明白NSA和SA,我重新整理了这篇介绍文章,请大家拍砖。

我们先从一个故事开始说起——

从前,有一个做餐饮业的老板。

他开了一家餐厅,名叫四季餐厅。餐厅的主厨,叫胖四

四季餐厅的生意一直很好。但是,随着就餐人数日益增加,餐厅已经无法为顾客提供满意的服务。

所以,老板打算扩张自己的生意。他的脑海里,浮现出两种扩张方案:

方案A,就是再租一个新门面房,开一家全新的餐厅,取名“五季餐厅”。同时,聘请一个更厉害的新大厨,叫胖五

这种方案最简单直接,顾客体验更好。但是,这种方案也最花钱,租店面、请厨师,成本很高。

方案B,还是租一个新门面房,开一家全新的“五季餐厅”。但是,不聘请新大厨,而是由胖四直接负责照看四号餐厅和五号餐厅。

这种方案,虽然省钱,但是有点麻烦——胖四很可能忙不过来,五季餐厅口味没有提升。此外,管理上也复杂了很多。

于是,老板就开始在两种方案之间反复纠结……

嗯,上面这个故事,聪明的通信汪肯定一下子就猜出来了——故事里面的老板,就是运营商。他开的店,就是移动通信网络。店面,就是基站。店里面的厨师,就是核心网。四季,就是4G。五季,就是5G。

方案A

方案B

我可以告诉大家,上面故事里面的方案A,就是独立组网方式。而方案B,是非独立组网方式。(注意,独立组网和非独立组网各自分为多种,方案A和B只是其中一种。)

移动通信网络,由基站(接入网)、核心网、承载网共同组成。(承载网主要是内部连接,本篇暂不讨论。)

NSA和SA所谓的“组网”,就是指基站和核心网的搭配方式。

NSA,通常是指无线侧4G基站和5G基站并存,核心网采用4G核心网或5G核心网的组网架构。而SA,是指无线侧采用5G基站,核心网采用5G核心网的组网架构。

事实上,放眼全球,直接采用SA方案的运营商并不多。大家都穷,所以,都会选择NSA作为过渡方案。

前面我提到,NSA和SA方案分为很多种,我们来具体看一下到底包括哪些。

如下图所示,5G NSA和SA总共包括5个系列,共10种方式。

每一个小方框,都代表一种组网方式。

(注意!4系的归属存在争议,详情见文末说明!)

之所以会有这么多方式,主要是因为全球运营商有不同的客观情况及需求。

我们逐一介绍一下吧。先挑简单的说。

前面我们说的方案A,核心网和基站全部新建,就是选项2组网方式。财力十分充足的运营商,或者初创的运营商,无疑会选择这样的方案。

"选项2"组网方式

或者,你把现有的4G基站升级一下,变成增强型4G基站。然后把它们接入5G核心网,这样可以利旧、省钱。这就是"选项5"组网方式。

e就是enhanced,增强型的意思

这里有点别扭,实际上应该是 e(LTE eNB)

"选项5"组网方式

选项2选项5,都是独立建网,所以都属于“SA独立组网方式”。

再来看看NSA非独立组网。

相比SA来说,NSA要复杂得多。如果从纯4G网络一步一步演进到纯5G网络(SA组网),那么,可以经过“3系→7系→4系”这三个阶段(也可以跳过某阶段)。

先看3系。

前面所说的餐厅方案B,就是典型的"3系"组网方式。目前我们国内三大运营商所处的5G阶段,也是“3系”。

“3系”,就是“4G核心网+4G/5G基站”。

"3系"组网方式,包括选项3、选项3a、选项3x。

"3系"组网方式,参考的是双连接架构。

▉ 什么是双连接架构(Dual Connectivity)

在双连接构架中,用户终端(手机)在连接态下可同时使用至少两个不同基站的无线资源(分为主站和从站)。主站是用户终端接入网络的锚点,提供用户终端接入网络的信令控制功能并能够提供用户面数据转发。从站仅为用户终端提供额外的用户面数据转发资源。

5G基站是无法直接连在4G核心网上面的,所以,它会通过4G基站接到4G核心网。

因为传统4G基站的处理能力有限,所以无法承载5G基站这个“拖油瓶”,所以,需要进行硬件改造,变成增强型4G基站

图中,增强型4G基站就是锚点。

▉ 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业务数据,控制面就是管理和调度的那些命令。

这种组网方式,就是"选项3"

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。

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。

这3个选项,都是以4G基站为锚点。

3/3a/3x组网方式,是目前大部分运营商选择的方式,原因很简单:

1、利旧了4G基站,省钱。

2、部署起来很快很方便,有利于将5G迅速推入市场,抢占用户。

接下来,就是“7系”。

正如前面餐厅的例子,“3系”是一个老厨师给2个店面供餐。虽然看似顾客能够容纳更多,但实际上厨师的水平没有提升。

5G核心网这个“新厨师”,和“老厨师”有很大的不同。

如果没有5G核心网,就不能实现端到端的网络切片,5G低时延等优点就无法实现,工业互联网、车联网、远程医疗等5G拳头场景也没有办法实现。5G虚拟化架构带来的灵活运维等优势,也没有办法发挥。

所以,随着5G基站越来越多,建设5G核心网就是一件必然的事情。

5G核心网建成之后,把"3系"组网方式里面的4G核心网替换掉,就变成了"7系"组网方式

注意,锚点还是在4G基站上。

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

“7系”和“3系”相似,小枣君就不多做解释了。

最后再看看"4系"

"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:

锚点变成了5G基站

“4系”再往后发展,随着4G基站逐步退网,最终变成纯5G网络,也就是前面所说的“2系(选项2)”。

以上,就是NSA/SA组网方式的解释说明。不知道大家都看明白了没?

我做了个动图,如下:

简而言之,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。

扔一个完全版的全家福,看得更清楚:

大家也许会问,为什么有2、3、4、5、7,却没有1、6?

其实,不仅有1、6,还有8。只不过,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。所以,在正式的场合,一般都不再提及1、6、8。

好啦,说了半天,应该都解释清楚啦!

最后再提醒大家一下:非独立组网的过渡,是一个漫长的过程。就算SA核心网正式上线,大量的4G基站仍然会继续存在。7系和4系的过渡过程,会比3系更加漫长。以国内的国情来看,也很可能会出现几个系列同时存在的情况。

嗯,今天的内容就到这里。感谢大家的耐心观看,我们下期再见!

—— The End ——

▉ 关于4系归属问题的补充说明

本文中,将4系归属于NSA,其实是存在争议的。4系组网下,对NR来看,RRC和NAS信令都承载在5G侧,可以认为是SA;但对于4G侧来看,只有用户面,就不能独立了,是NSA。所以,站在不同的角度(4G或5G),得出的结论不同。网上大部分资料(包括GSMA)都直接将4系判定为NSA,并不严谨,这里需要特别注意。技术本质上,它们属于MRDC,包括ENDC(3系),NGENDC(7系), NEDC(4系)。所以,4系叫做NEDC(NR-EUTRA Dual Connectivity),才是最准确的。(感谢业界专家春天哥和Deci哥的答疑!)

本文分享自微信公众号 - 鲜枣课堂(xzclasscom),作者:小枣君

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2020-06-22

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