前面四代通信技术变革都是以“人”作为数据传输的核心,到了第五代移动通信网络,“物”的地位大幅提升,“物与物”、“人与物”的沟通打开了一个庞大的通信网络产业链。
这让3gpp在制定5g标准时,也提出了独立组网(sa)和非独立组网(nsa)两种网络架构路径,从当前全球国家的选择来看,都走上了从nsa再逐步转换到sa这一进程。中国运营商则在近期更加强调推进sa的力度。
从名称可以大概看出二者的不同,仅从字义理解,sa才是一个完全独立的5g网络架构,也可以完全支持5g三大特性下的丰富应用场景。nsa这一路径,是5g经历的必然,其“非独立”的说法也显示出与4g的丝缕关联。
在近日的一场公开演讲中,中国移动董事长杨杰表示,希望能够进一步加快5g技术成熟。从明年1月1日开始,5g终端必须具备sa模式,这也意味着明年nsa手机不可入网。
一时间,关于“真假5g”的讨论层出不穷。答案当然是不存在真假之说,但对通信产业链来说,nsa到sa的演进之路是怎么出现的,又将如何推进?
从nsa到sa
从5g的三大特性embb(超高带宽)、mmtc(超大连接)、urllc(超低时延)也可以看出,5g与前面几个通信时代的不同。
相对来说,1-4g演变的核心主要在于网络传输速率的提升,但5g还有了对于连接数量和使用网络延迟度的两大特征要求。这让5g网络的复杂程度与此前都不大相同。
“5g网络架构于3gpp tsg-ran第72次大会中,提出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。以应5g更多元的峰值速率、时延、容量等领域应用,相较于4g技术前很不一样。”在接受21世纪经济报道记者采访时,集邦咨询(trendforce)资深研究总监谢雨珊如此说道。
具体来说,不同于此前几代将核心网(core network)与无线接入网(ran)整体演进的方式,这次被分成两条路径发展的核心差异也正是在核心网部分。
nsa是基于4g核心网的基础上,只进行5g无线接入网建设,以实现快速的网络部署;sa则是基于5g核心网的架构进行设计,可以理解为是一套重新搭建的网络制式,包含接入网和核心网以及相关的回传链路。
不过gartner研究副总裁刘轶向21世纪经济报道记者进一步解释道,虽然5g在整体架构上有了很大的变化,但网络部署上并没有太大不同。无线接入网主要由基站组成,为用户提供无线接入功能;核心网则主要为用户提供互联网接入服务和相应的管理功能等。但考虑到5g网络部署比较昂贵,同时比较复杂,部署时间也比较长,3gpp标准组织便定义了两种组网方式。
“如果只看基站的话,不管sa还是nsa都是要部署新的5g基站和天线,因为都是运行在新的频谱和架构上,所以实际差别不大。 但nsa不需要再部署新的核心网和回传链路,会节省很多成本和时间。”他进一步解释道。
从nsa到sa的演进有多种形式,目前主要模式sa是option2,nsa是option3。刘轶向记者分析道,具体来说,option2是端到端的5g网络,不同制式网络之间通过核心网相连;option3使用的是4g核心网络,但分为主站和从站,与核心网进行控制面命令传输的基站为主站。由于传统的4g基站处理数据的能力有限,需要对基站进行硬件升级改造,变成增强型4g基站,该基站为主站,新部署的5g基站作为从站进行使用。当然为了应对不同需求,option3还有继续细分。
投资成本差异
正因为5g的完全部署难度较大,全球大多数运营商都选择了先局部部署nsa,再陆续演进到sa的这一过程。中国的运营商大多倾向于nsa和sa混合组网方式。
从商业逻辑角度也很好理解。embb带来的更高传输速率,可以让消费者更快接受5g时代的到来,这恰恰是nsa的核心优势所在。随着sa的陆续部署,再慢慢将运营商的核心商业模式释放到行业级应用中,而这也是行业人士普遍认为的,未来5g网络更大的行业价值所在。
vivo通信研究院总经理秦飞在近日的一场采访中向21世纪经济报道记者介绍道,nsa是目前迄今为止全球建好的网络。sa网络意味着整个核心网的重新建设,也将有服务化的架构,甚至涉及用户数据库、格式、字段的变化,要想实现sa商用还要搬移大量数据库,需要大量实践。
“sa网络相对来说测试等方面的进度会相对滞后,因为反映出大量5g新的技术,在未来会支持行业、切片或边缘计算做得更好。”他进一步表示。
至于sa部署成熟的进程,谢雨珊指出,sa是未来组网方式,从建立到真正成熟会循序渐进,将经历1-2年时间。由于sa架构需自己独立无线网、核心网和回程链路,支持网络切片、边缘计算等,在上行速率、网络时延、连接数量上符合5g规范的性能。厂商需掌握5g标准中3gpp组织冻结的相关标准(切换sa标准研发、5g信号调通到样机研制与生产)、技术来做调整。
她同时指出,“目前主流仍是lte部署,另外,nsa为了满足终端两路信号连接,需要引入双工器这一元器件,将会带来成本增加和性能损失,而sa一步到位。”
一位运营商人士则告诉21世纪经济报道记者,虽然在5g网络建设早期,nsa不用改变核心网的架构而投资成本相对低,但考虑到后期lte网络设备升级成本等方面的投入,实际上从长远发展来看,sa架构的总投资会更节省,但sa的前期一次性投入较大,这是考虑到sa网络复杂程度等因素影响。
下游厂商的挑战
nsa和sa有约半年的标准冻结时间差,这也影响到下游厂商的准备工作。2017年12月,nsa标准冻结,2018年6月sa的标准完成冻结。
谢雨珊向记者分析道,nsa的核心网络依靠现有lte设施,布建复杂度比sa低,因此其终端产品推出的速度会快许多,支持nsa架构5g终端虽成熟,但在设计上更具挑战,在射频器件上成本上也会更高。
基于从nsa到sa的演进过程,目前最先涌现的5g终端——手机,也大多支持nsa模式。当然这也与手机搭载的芯片有关,华为之所以能做到支持nsa和sa双模,是在于华为自主设计的巴龙5000芯片可以通过双模支持,但其他手机厂商搭载的高通x50芯片目前仅支持nsa模式。
不过中国移动福建公司厦门分公司网络部副总经理刘青青向21世纪经济报道记者强调,不管nsa、sa都是5g标准化组织3gpp制定的标准,没有所谓“真假5g”的概念。
“nsa是中国移动目前正在部署的网络模式,可以在4g基础上不用换卡、不用换号就可以更快更好体验到5g。sa网络中国移动也正在全力推进标准化落地,相信sa是未来5g的目标,但是在未来4-5年内nsa和sa将是并存状态。大家不用担心买了nsa手机之后,在未来就不能用了,其实nsa在速率感知上跟sa是一样的,我们建议终端用户不用过多担心这个问题。”刘青青续称。
秦飞则向记者介绍道,实际上,sa网络下的单模,意味着是单个网络的联通,要么4g网络通,要么5g网络通,二者需来回切换。但nsa网络下,是4g和5g网络需要双通,对手机零部件也有双通的网络信号传输要求,这对手机中的元器件通讯要求实际上更高。
因此对手机厂商的研发来说,nsa的研发难度其实更大。“如果现在把nsa做好了,体验、功耗也能做得更好,切到sa网络的时候反而可以更容易,所以这个阶段我们也在解决很多nsa的难题。目前阶段还在不断跟设备商做大量测试,包括功耗等方面的问题在不停地解决。”
他还强调,今年所有推出的nsa单模5g手机在明后年甚至未来十年内都能正常使用,从体验5g网络和5g应用上看,不会有任何差别。
谢雨珊则指出了一个小差异。如前所述,正因为nsa的双通路,会一定程度影响到终端的耗电程度;此外nsa模式的手机要顾及不同频段,双连接终端在射频设计上会变得复杂,且在多个频段上同时传输资料,容易造成交调和谐波干扰,从而影响到终端性能,包括上下行速率和覆盖能力等。
整体来说,如今的终端厂商仍在针对功耗、闪充等技术不断优化,到底支持nsa模式的手机还是sa模式的手机,实际上更取决于消费者对5g手机的使用紧迫性,但并不会带来太大使用感受。
而在新一个通信时代的10年里,更应该期待的是sa真正铺开后,对包括无人驾驶、智慧工厂在内的细分行业带来的想象力。
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