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說清楚,5G SA和NSA到底有啥區別?

與4G不同,5G時代有了NSA和SA兩個組網選項,這讓整個電信業仿佛突然有了兩個女朋友,我們為之糾結,為之煎熬,到底該選誰?

但選女朋友從來不是咱們技術宅的強項,做指標分析才是,所以我們今天只做指標分析。

NSA和SA到底有啥區別?

NSA(選項3x)與SA(選項2), 乍一看,其實就像邊三輪和兩輪摩托的區別。

NSA,采用雙連接方式,5G NR控制面錨定于4G LTE,并利舊4G核心網EPC。SA,5G NR直接接入5G核心網(NG Core),它不再依賴4G,是完整獨立的5G網絡。

對比以上架構,NSA和SA主要存在三大區別:

1)NSA沒有5G核心網,SA有5G核心網,這是一個關鍵區別。

2)在NSA組網下,5G與4G在接入網級互通,互連復雜;在SA組網下,5G網絡獨立于4G網絡,5G與4G僅在核心網級互通,互連簡單。

3)在NSA組網下,終端雙連接LTE和NR兩種無線接入技術;在SA組網下,終端僅連接NR一種無線接入技術。

簡單的講,相比SA,NSA缺了一個新大腦(5G核心網),在5G-4G互連上還有些拖泥帶水。

看似簡單的架構區別,背后卻會牽涉出一堆性能指標差別,這些指標主要包括了網絡時延、上行帶寬、網絡靈活敏捷性和服務可靠性等。下面就來說說這些性能差別。

  核心網  

NSA缺少新大腦

NSA與SA的關鍵區別是有無5G核心網。5G核心網與4G核心網有什么不同?

相對于2/3/4G,5G核心網是一次顛覆式設計,它基于云原生和SBA服務化架構,使能敏捷高效地創建“網絡切片”,不同的切片應對不同行業的多樣化的5G用例,從而幫助運營商從2C市場向2B市場拓展,尋求新的商業模式和收入增長點。

網絡切片通過靈活的網絡資源組合,為不同行業的5G用例保障不同的QoS,可大大提升網絡服務質量,并可降低部署成本。

5G核心網的用戶面和控制面徹底分離,使能UPF(用戶面功能)實現下沉和分布式部署。接下來,UPF與MEC(多接入邊緣計算)完美天然集成,并分布式部署于網絡接入側、本地側、匯聚側和核心側。

分布式的UPF/MEC意味著內容和服務將從互聯網走進移動內網,使之更接近用戶側,從而減少網絡傳輸時延,并減輕核心網和骨干傳輸網絡負擔,可實現工業自動控制、遠程控制、AR/VR等低時延、大帶寬5G應用。

運營商將基于網絡切片和MEC向2B市場擴展,可以說這是5G的最大價值所在。盡管5G網絡能力也會驅動VR、云游戲等2C市場新業務,但隨著幾十年移動通信飛速發展,人的連接已趨于飽和,單靠2C市場的經營模式已不足,運營商迫切需要把重心轉移至開拓2B市場,發展行業VR/AR、智慧交通、智慧安防、智能電網、工業自動控制等廣泛的行業應用。

此外,在安全構架上,5G核心網比4G EPC更強,具有更強的加密算法,更安全的隱私加密,更安全的網間互聯和更安全的用戶數據,可全面實現網絡安全防護。

但在NSA組網下,由于沒有5G核心網,既不能支持網絡切片,也無法完美支持MEC,因此在網絡時延、業務部署敏捷性和服務可靠性上,以及在支持5G新用例方面,會大打折扣。

  5G-4G互連  

NSA復雜于SA

如上所述,在NSA組網下,5G與4G在接入網級互通,互連更復雜。

首先,互連復雜會影響空口時延。在控制面時延上, NSA組網下NR錨定于LTE控制面,因此,控制面時延基本與4G一樣。在用戶面時延上,如果LTE與NR數據流聚合,用戶面時延會受限于4G。

其次,互連復雜會影響切換時延。在NSA組網下,由于5G NR錨定于4G LTE,NR至NR之間的切換若發生LTE錨定改變,需多步驟才能完成,花費時間較長。

如上圖,在NR與NR切換時,首先要刪除源副載波,釋放源NR資源,然后再執行LTE到LTE之間的切換,接著再添加目標副載波,新分配目標NR資源。整個過程至少要花費150ms。

但在SA組網下,NR到NR切換獨立于LTE切換,同頻切換時延僅需約40ms,異頻切換時延僅需60ms。至于SA與NSA之間切換,等同于NR-LTE異系統切換,時延也只需約70ms。

  上行帶寬  

NSA遠低于SA

在NSA組網下,終端天線要雙連接LTE和NR兩種無線接入技術;在SA組網下,終端天線僅連接NR一種無線接入技術。若終端配置為兩天線,在NSA組網下,一根天線連接NR,一根天線連接LTE;而在SA組網下,兩根天線均連接NR。

增加天線數量是提升無線網速的主要辦法之一,這意味著,同樣的終端在SA組網下的上行速率遠遠大于NSA組網下的上行速率,理論上是兩倍。

在NSA組網下,以上這些性能缺陷將使5G用例受限,直接影響運營商向新業務擴展。

  5G用例  

NSA創新應用有限

5G大帶寬、低時延、多連接的網絡能力,加上網絡切片和MEC技術,將使能全行業創新應用,但由于NSA在5G核心網、上行帶寬、時延等方面的能力有限,會導致很多5G應用創新受阻。

下面我們來舉一些例子。

5G醫療急救車

5G醫療急救車通過超高清視頻將病人的生命體征信息實時回傳至急救指揮中心實現遠程支持,將急診救治戰線前移,這要求5G網絡必須保證連續的上下行帶寬。

但急救車是快速移動的,如果采用NSA組網,小區間切換時延大于120ms,會導致視頻傳輸出現卡頓和花屏,影響急救效率;而在SA組網下,系統切換時延小于40ms,視頻連續無感知。

高清/VR直播

5G將史無前例地提升網絡上行速率,并因此將改變超高清視頻媒體的生產和傳送過程,激發新一波視頻內容革命。比如一場球賽VR直播,通過多臺攝像機全方位采集高清視頻,并通過大寬帶、低時延5G網絡實時傳送,讓用戶可以自由選擇不同位置、不同角度沉浸式觀賽。

但在NSA組網下,由于終端天線雙連接會拉低上行峰值帶寬,將使這波創新應用受限。

以一個20000平米大的球場為例,每臺4K攝像機需50M帶寬上傳,若采用NSA組網,單小區峰值帶寬小于200M,只能支持4臺4K攝像機回傳;而若采用SA組網,單小區峰值帶寬大于480M,相當于可支持10臺4K攝像機回傳。

Cloud VR

VR是5G關鍵應用,但要達到極致體驗要求端到端時延小于50ms(包括網絡時延和設備處理時延),其中,網絡端到端時延要求小于20ms。

在NSA組網下,NR基站+EPC,沒有5G核心網和MEC支持,端到端時延大于30ms,無法支持VR游戲、VR建模設計等CG類業務,而SA組網下的網絡端到端時延能小于15ms。

智能電網

智能電網中的差動保護、精準負控場景,要求超高可靠超低時延的uRLLC切片,要求端到端通信時延小于15ms,并需保障SLA。

NSA不支持網絡切片,也無法支持MEC,端到端時延大于30ms,因此無法支持智能電網業務,而SA組網下網絡端到端時延能小于15ms。

遠程控制

在一些特殊場景,比如無人礦山、港口等,為了避免安全風險和提升效率,會利用5G大帶寬、低時延高可靠能力,通過全景高清攝像頭,將360度全景視頻實時回傳到遠程控制端,對車輛、機械設備等進行實時、準確的遠程控制。

在NSA組網下,由于上行帶寬和網絡時延能力不足,同樣會限制這些應用場景部署。

智能制造

面向第四次工業革命,5G NR、網絡切片和MEC是三大關鍵驅動技術。

5G NR新無線將代替車間內的有線連接,使能工廠柔性化、自動化和操作維護AR化等;網絡切片可端到端保障嚴苛的工業QoS需求,還能隔離工業領域不同的服務需求;MEC不僅可降低網絡時延和負荷,還能在本地與工廠數據、ERP系統等無云集成,讓數據存儲和處理于本地,不必發送到云端,保障數據的安全性和隱私性。

但在NSA組網下,不支持網絡切片和MEC分布式部署,端到端時延大于30ms,無法拓展智能制造等相關業務。

綜上,5G時代要擴展行業應用,需要更大的上行帶寬支撐視頻回傳,需要更低的時延支持及時遠程控制,需要MEC支持用戶數據不出局,需要切片網絡保障網絡質量和支持數據隔離,需要更低的小區切換時延確保視頻中斷無感知,而NSA組網在網絡能力上支撐不足。

簡單的講,5G的發展目標就是“1+3”:1,就是一個可使能網絡切片的5G核心網,并最終實現一張全云化的網絡;3,就是eMBB、uRLLC和mMTC三大應用場景。5G時代,運營商將以“1+3”為發展主軸,從2C向2B市場擴展,最終使能萬物互聯和全行業數字化轉型。

但NSA組網沒有“1”,“3”大應用場景也不完整,它主要是依托于4G生態規模繼續拓展eMBB業務,其網絡能力不足以支撐全行業全場景5G應用,因此,著眼長遠,SA才是5G的必然選擇。文|網優雇傭軍(微信號:hr_opt)

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