再說NSA與SA的組網方式

從2017年年底開始,NSA和SA的概念就已經進入我們的視線。當時,5G NSA標準正式發佈,曾經引起全球的廣泛關注。

再說NSA與SA的組網方式

大家都問,5G標準就5G標準唄,怎麼還來個5G NSA標準(所謂的“半個5G標準”)的說法?

後來,大家才聽明白,5G分為兩種組網類型,分別是NSA和SA。NSA是Non-Standalone,非獨立組網。SA是Standalone,獨立組網。

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標準風波結束之後,到了2019年年底,圍繞NSA和SA,又鬧了一場風波,也就是真假5G手機之爭。

這場風波比上次更猛烈,幾乎是全國範圍的大論戰。

當時的爭論焦點,主要集中在5G手機的模式支持上。很多人認為,僅支持NSA組網的手機,並不是真正的5G手機。只有支持SA組網的手機,才是真5G手機。

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時間的推移,大部分5G手機芯片都開始同時支持SA和NSA,爭論也隨之平息。

隨著5G設施設備完善,國內三大運營商的5G SA核心網,很有可能在9月份左右正式開啟商用。

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為了捋清NSA和SA,重新整理了這篇介紹文章,歡迎大家拍磚。

我們先從一個故事開始說起——

從前,有一個做餐飲業的老闆。

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他開了一家餐廳,名叫四季餐廳。餐廳的主廚,叫胖四

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四季餐廳的生意一直很好。但是,隨著就餐人數日益增加,餐廳已經無法為顧客提供滿意的服務。

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所以,老闆打算擴張自己的生意。他的腦海裡,浮現出兩種擴張方案:

方案A,就是再租一個新的門面房,開一家全新的餐廳,取名“五季餐廳”。同時,聘請一個更厲害的新大廚,叫

胖五

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這種方案最簡單直接,顧客體驗更好。但是,這種方案也最花錢,租店面、請廚師,成本很高。

方案B,還是租一個新門面房,開一家全新的“五季餐廳”。但是,不聘請新大廚,而是由胖四直接負責照看四號餐廳和五號餐廳。

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這種方案,雖然省錢,但是有點麻煩——胖四很可能忙不過來,五季餐廳口味沒有提升。此外,管理上也複雜了很多。

於是,老闆就開始在兩種方案之間反覆糾結……

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嗯,上面這個故事,聰明的通信汪肯定一下子就猜出來了——故事裡面的老闆,就是運營商。他開的店,就是移動通信網絡。店面,就是基站。店裡面的廚師,就是核心網。四季,就是4G。五季,就是5G。

再說NSA與SA的組網方式

方案A


再說NSA與SA的組網方式

方案B


我可以告訴大家,上面故事裡面的方案A,就是獨立組網方式。而方案B,是非獨立組網方式。(注意,獨立組網和非獨立組網各自分為多種,方案A和B只是其中一種。)

移動通信網絡,由基站(接入網)、核心網、承載網共同組成。(承載網主要是內部連接,本篇暫不討論。)


再說NSA與SA的組網方式

NSA和SA所謂的“組網”,就是指基站和核心網的搭配方式。

NSA,通常是指無線側4G基站和5G基站並存,核心網採用4G核心網或5G核心網的組網架構。而SA,是指無線側採用5G基站,核心網採用5G核心網的組網架構。

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事實上,放眼全球,直接採用SA方案的運營商並不多。大家都窮,所以,都會選擇NSA作為過渡方案。

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前面我提到,NSA和SA方案分為很多種,我們來具體看一下到底包括哪些。

如下圖所示,5G NSA和SA總共包括5個系列,共10種方式。


再說NSA與SA的組網方式

每一個小方框,都代表一種組網方式。

(注意!4系的歸屬存在爭議,詳情見文末說明!)

之所以會有這麼多方式,主要是因為全球運營商有不同的客觀情況及需求。

我們逐一介紹一下吧。先挑簡單的說。

前面我們說的方案A,核心網和基站全部新建,就是選項2組網方式。財力十分充足的運營商,或者初創的運營商,無疑會選擇這樣的方案。

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"選項2"組網方式


或者,你把現有的4G基站升級一下,變成增強型4G基站。然後把它們接入5G核心網,這樣可以利舊、省錢。這就是"選項5"組網方式。

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e就是enhanced,增強型的意思

這裡有點彆扭,實際上應該是 e(LTE eNB)


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"選項5"組網方式


選項2選項5,都是獨立建網,所以都屬於“SA獨立組網方式”。

再來看看NSA非獨立組網。

相比SA來說,NSA要複雜得多。如果從純4G網絡一步一步演進到純5G網絡(SA組網),那麼,可以經過“3系→7系→4系”這三個階段(也可以跳過某階段)。

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先看3系。

前面所說的餐廳方案B,就是典型的"3系"組網方式。目前我們國內三大運營商所處的5G階段,也是“3系”。


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“3系”,就是“4G核心網+4G/5G基站”。

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"3系"組網方式,包括選項3、選項3a、選項3x。


"3系"組網方式,參考的是雙連接架構。

▉ 什麼是雙連接架構(Dual Connectivity)

在雙連接構架中,用戶終端(手機)在連接態下可同時使用至少兩個不同基站的無線資源(分為主站和從站)。主站是用戶終端接入網絡的錨點,提供用戶終端接入網絡的信令控制功能並能夠提供用戶面數據轉發。從站僅為用戶終端提供額外的用戶面數據轉發資源。

5G基站是無法直接連在4G核心網上面的,所以,它會通過4G基站接到4G核心網。

因為傳統4G基站的處理能力有限,所以無法承載5G基站這個“拖油瓶”,所以,需要進行硬件改造,變成增強型4G基站

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圖中,增強型4G基站就是錨點。


▉ 什麼叫用戶面?什麼叫控制面?

簡單來說,用戶面就是用戶具體的業務數據,控制面就是管理和調度的那些命令。

這種組網方式,就是"選項3"

而有的運營商,不願意花錢改造4G基站(畢竟都是舊設備,遲早要淘汰)。於是,想了別的辦法。

第一種辦法,5G基站的用戶面直接通4G核心網,控制面繼續錨定於4G基站。

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上面這種方式,叫做"選項3a"

第二種方法,就是把用戶面數據分為兩部分,會對4G基站造成瓶頸的那部分,遷移到5G基站。剩下的部分,繼續走4G基站。

再說NSA與SA的組網方式


這種方式,叫做

"選項3x"

我們把它們三個放在一起,可以對比看看:

再說NSA與SA的組網方式

注意,只有"選項3"是增強型4G基站。

這3個選項,都是以4G基站為錨點。


3/3a/3x組網方式,是目前大部分運營商選擇的方式,原因很簡單:

1、利用了4G基站,省錢。

2、部署起來很快很方便,有利於將5G迅速推入市場,搶佔用戶。

接下來,就是“7系”。

如前面餐廳的例子,“3系”是一個老廚師給2個店面供餐。雖然看似顧客能夠容納更多,但實際上廚師的水平沒有提升。

5G核心網這個“新廚師”,和“老廚師”有很大的不同。

如果沒有5G核心網,就不能實現端到端的網絡切片,5G低時延等優點就無法實現,工業互聯網、車聯網、遠程醫療等5G拳頭場景也沒有辦法實現。5G虛擬化架構帶來的靈活運維等優勢,也沒有辦法發揮。

所以,隨著5G基站越來越多,建設5G核心網就是一件必然的事情。

5G核心網建成之後,把"3系"組網方式裡面的4G核心網替換掉,就變成了"7系"組網方式

再說NSA與SA的組網方式

注意,錨點還是在4G基站上。

需要注意的是,因為核心網是5G核心網,所以此類方式下,4G基站都需要升級成增強型4G基站

最後再看看"4系"

"4系"組網裡,4G基站和5G基站共用5G核心網,5G基站為主站,4G基站為從站。

唯一不同的,選項4的用戶面從5G基站走,選項4a的用戶面直接連5G核心網。如下圖所示:

再說NSA與SA的組網方式

錨點變成了5G基站


“4系”再往後發展,隨著4G基站逐步退網,最終變成純5G網絡,也就是前面所說的“2系(選項2)”。

以上,就是NSA/SA組網方式的解釋說明。不知道大家都看明白了沒?

做了個動圖,如下:


再說NSA與SA的組網方式


簡而言之,這麼多系裡面,最重要的就是那個3系。搞懂了3系,其它系都容易懂。

扔一個完全版的全家福,看得更清楚:

再說NSA與SA的組網方式

大家也許會問,為什麼有2、3、4、5、7,卻沒有1、6?

其實,不僅有1、6,還有8。只不過,選項1早已在4G結構中實現,選項6和選項8僅是理論存在的部署場景,不具有實際部署價值,標準中不予考慮。所以,在正式的場合,一般都不再提及1、6、8。

再說NSA與SA的組網方式

最後再提醒大家一下:非獨立組網的過渡,是一個漫長的過程。就算SA核心網正式上線,大量的4G基站仍然會繼續存在。7系和4系的過渡過程,會比3系更加漫長。以國內的國情來看,也很可能會出現幾個系列同時存在的情況。

▉ 關於4系歸屬問題的補充說明

本文中,將4系歸屬於NSA,其實是存在爭議的。4系組網下,對NR來看,RRC和NAS信令都承載在5G側,可以認為是SA;但對於4G側來看,只有用戶面,就不能獨立了,是NSA。所以,站在不同的角度(4G或5G),得出的結論不同。網上大部分資料(包括GSMA)都直接將4系判定為NSA,並不嚴謹,這裡需要特別注意。技術本質上,它們屬於MRDC,包括ENDC(3系),NGENDC(7系), NEDC(4系)。所以,4系叫做NEDC(NR-EUTRA Dual Connectivity),才是最準確的。


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