与3g迈向4g时代不同,4g迈向5g不再是核心网与无线接入网“整体式”演进方式,而是把两者“拆开”了,包括nsa(非独立组网) 和sa(独立组网)两种部署方式。
于是,整个行业似乎陷入了“选择困难症”,到底先nsa建网,还是sa,成了一个焦点问题。
什么是nsa?什么是sa?nsa和sa有何区别?运营商该选择nsa还是sa?
nsa和sa有何区别?
都是5g,不同阶段、不同策略而已
标准
从3gpp 5g标准来看,nsa和sa是5g r15标准的两个不同阶段:nsa标准于2017年12月冻结,sa标准于2018年6月冻结,还有一个补充的late drop 也在今年3月冻结了。
在移动通信的标准设计中,有一个基本的原则,就是要前向兼容,即标准设计需要保护前期的投资,也要支撑未来网络的创新。5g标准的第一阶段即nsa阶段,基本上实现了所有5g的新特性和新能力,但同时它在标准设计中也天然支持未来向sa的不断演进,包括未来新增特性及新增需求,如提供完整的高可靠连接能力,以及v-2x和工业物联网的基本能力,使这些业务的引入不需要重复建网投资。
简而言之,目前已经冻结的5g标准为运营商提供了两种选择nsa和sa,都是为了更快更好更平滑的建设5g,但随之带来的问题是:到底选择哪一个?
架构
nsa和sa的组网,主要区别:nsa是将5g的控制信令锚定在4g基站上;sa方案是5g基站直接接入5g核心网,控制信令完全不依赖4g网络。
运营商在5g部署早期时大多数从投资5g基站开始,未来不管运营商何时选择从4g核心网升级到5g核心网,运营商对于5g基站硬件的投资是不变的。事实上,现在有实力的设备商提供的5g基站都是双模的,既支持nsa也支持sa,未来基站仅通过软件升级就可实现nsa到sa的演进。
体验与应用
早在2015年,itu(国际电联)便对5g做出了清晰的定义:5g的主要业务场景包括embb(增强型移动宽带)、urllc(高可靠低时延通信)和mmtc(大规模机器通信), 分别对应的5g技术指标包括:1-20gbps的峰值,10-100mbps的用户体验速率,1-10毫秒的端到端时延,1-100倍的网络能耗效率提升以及每平方公里100万连接数等。
在应用方面,nsa早期主要提供高带宽、低时延业务,也就是说主要针对embb和urllc两大5g场景,目的是为了先基于已成熟的4g mbb生态来逐步扩展新应用和商业模式,比如向高清视频、云游戏、ar/vr等embb业务扩展,向智能制造、特种车辆远程操控、远程医疗等embb+urllc业务扩展,帮助运营商快速实现商业成功。
在体验要求方面,2019年,全球5g商用部署启航,从多个运营商的预商用和商用网络测试中可以发现,采用nsa部署的网络,小区容量峰值可达14gbps, 单用户平均速率可达2.5gbps, 端到端时延在1毫秒之内,5g相比4g的能效提升20-30倍,均达到了itu对于5g的定义。
随着nsa向sa网络的演进,5g sa网络将进一步解决行业对无线技术要求更严苛的场景,比如自动驾驶、工业控制等超低时延场景。同时,5g sa网络所具有的切片作为其特有的一种功能和技术手段,将保障特殊行业如电力、公安的业务隔离和qos保障等特殊场景。
简而言之,从标准制定、架构、体验和应用角度看,nsa和sa同属于5g,只是处于5g的不同阶段而已。因此,选择nsa还是sa,绝不是“二选一”的问题,而是“先后”选择问题。而这个选择,显然是需要结合具体情况具体分析的。
运营商的选择:先nsa还是sa?
既然“选择困难”,那我们就先来看看那些已备受煎熬,终于做出了抉择的运营商们的选项吧。
2019年4月,韩国5g最先规模商用,韩国三大运营商的组网方式选择的是nsa。准确点说,是先nsa再sa,比如,skt最新公开的组网演进路线——5g部署初期选择nsa建网,后期将同时采用“nsa+sa”架构。
图片来源:sk telecom
2019年4月,几乎与韩国运营商同时商用5g的还有美国verizon,组网方式选择的还是nsa。
verizon的ceo在商用发布会上的演讲有点意思,他说,4g向5g演进与3g向4g演进不同,最大的区别是,4g和5g之间有双连接,而3g与4g之间没有双连接。没有“双连接”,3g和4g之间无法无缝“切换”,比如你在用4g网络看视频流,若4g连接突然中断,这意味着你的视频也将中断,需等手机重新注册入3g网络后才能继续用3g网络观看视频。但到了5g时代,由于4g和5g之间可以无缝“切换”,相当于连接有了双重保障,可以实现更高的可靠性。
英国运营商ee于5月30日正式商用5g,早期部署选择的依然是nsa。
ee的nsa组网更有意思,如下图,其5g演进分三步走,其中,第一阶段(2019年)采用nsa部署,第二阶段(2022年)引入5g核心网。也就是说,ee计划到2022年才实现sa独立部署,到2023年后才实现网络切片
图片来源:ee
这一计划令业界倍感惊讶,让人怀疑这家英国运营商是否太过保守。
日本5g尽管还未商用,他们计划在2020年春推出5g网络,不过日本运营商已确定了组网方式,其中ntt docomo和kddi已表示将在部署早期采用nsa组网,以高效、经济地构建5g网络;另一家日本新晋运营商乐天移动选择的是sa组网方式。
图片来源:ntt docomo
总体来看,全球大多数运营商选择了从nsa开始部署5g,极少数运营商选择一开始就采用sa,这些选择背后的原因和动机何在?
why nsa?
why sa?
为何优先部署nsa?又为何优先部署sa?日本两大运营商ntt docomo和乐天移动给出的解释极具典型性。
日本乐天移动直接选择sa的原因很简单,他们的解释是,因为乐天移动是新晋运营商,几乎没有4g资产,不必保护4g投资,所以决定从一开始就构建一张端到端的5g网络。这相当于是一张白纸上进行描绘,当然可以选择更直接的方式来参与竞争。
但值得一提是,该运营商提出的“构建全球首个端到端的全虚拟化5g网络”计划,在业界看来是一次极具冒险精神的举动,有点“初生牛犊不怕虎”,也有点“光脚的不怕穿鞋的”的感觉,背负重资产的老牌运营商绝不会轻易仿效。
日本第一大运营商ntt docomo就绝不会这么干。不久前,ntt docomo首席技术官seizo onoe在一次行业峰会上解释了初期部署选择nsa的原因,总结得非常精彩。
图片来源:ntt docomo
他指出,基于nsa的双连接技术具有四大“组合优势”:1)利于低、高频段组网;2)利于lte 和nr组网;3)利于massive mimo和c-ran结合组网;4)可同时保护4g资产和5g投资。
this is a crucial reason not to go directly to standalone 5g.
这就是不直接sa建网的至关重要的原因。
他认为,5g不会跳跃式发展,更不会一夜之间替代4g,4g lte与5g nr将长期共存,在目前5g新用例还未爆发的情况下,nsa建网对于同时保护4g资产和5g投资非常重要。
从保护4g资产和5g投资的角度考虑,nsa建网可以利旧现有4g核心网,帮助运营商使用可控的投资,迅速建立5g网络和品牌,发展5g应用,可以在早期快速发展5g用户,抢占市场先机。
从5g业务支持度来看,nsa和sa因标准完成有先后,相应的端到端产业发展和业务成熟度也有差别。nsa端到端产业链,包括芯片、终端、网络都在2019年初成熟,高通、三星、海思、mtk都已推出5g基带芯片, 截至5月初已有52款5g商用终端发布。在2019到2020年,nsa终端是主力终端:高通第一代5g芯片只支持nsa商用,会有近20家终端厂商使用,三星第一批5g终端只支持nsa,苹果在2020年前不会提供5g终端。
5g产业的发展是一个宏大的生态体系演进的过程,有一个自然延伸从而达到长期繁荣的过程。在5g部署的早期,先行者通过nsa建网,从网络系统的成熟带动应用的发展,再继续撬动行业数字化以及商业生态成功的探索,是构筑领先优势的最佳途径。
比如,韩国5g初期部署采用nsa,借助现有4g生态,短短一个月就发展了26万5g用户,刷新了4g时代的历史记录。与此同时,韩国运营商均推出了vr/ar、云游戏、5g新媒体、智慧工厂等5g新应用。可以预见,韩国运营商在基于一定规模5g用户基础上,在embb业务如高清视频、vr/ar等业务上优先逐步培养用户习惯,未来可能拥有对该产业链和整个生态系统更多的主导权。
总而言之,nsa或者sa,是5g架构选择问题,也是5g标准的不同阶段,都是名正言顺的5g,只是策略不同和对生态成熟度的充分考虑的结果。目前,有实力的设备商提供的基站大多端到端支持双模(nsa和sa),可支持运营商灵活选择和部署。我们必须了解到,5g产业的发展是一个循序渐进的过程,5g的行业数字化也是一个逐步繁荣的过程,唯有先行者的勇于探索,才能让5g的发展走的更加坚定,才能构筑一个更加健康的5g生态系统。
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