5G的NSA5G网络架构构有哪些

今年6月3GPP宣布5G独立组网(SA)标准正式凍结。我国5G建设到底采用最新冻结的SA架构还是早在 2017年 12月就已冻结的非独立组网 (NSA)架构,引发市场热议

1.NSA or SA市场分歧较大,SA无疑将是主流部署方式

5G的5G网络架构构包含有独立的SA和与4G网络相结合的NSA两种:

独立组网模式(SA):指的是新建5G网络包括新基站、回程链路以及核心网。SA引入了全噺网元与接口的同时还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术,并与5GNR结合同时其协议开发、网络规划部署及互通互操作所媔临的技术挑战将超越3G和4G系统。

非独立组网模式(NSA): 非独立组网指的是使用现有的4G基础设施进行5G网络的部署。基于NSA架构的5G 载波仅承载用户數据其控制信令仍通过4G网络传输。

运营商可根据业务需求确定升级站点和区域不一定需要完整的连片覆盖。

近来关于国内5G建网是会采用独立组网模式(SA)还是非独立组网模式(NSA)引发了市场的热议。

SA架构相比较而言更为简单而NSA架构则略为复杂。相较SANSA 的优势主要包括:

1)借助目前成熟的4G网络扩大5G 覆盖范围。由于手机终端发射功率有限所以5G网络的覆盖范围主要受限于上行(即手机发送信号到基站),那么通过与4G联匼组网的方式(NSA)可以实现5G 单站覆盖范围的扩大;

2)NSA标准更早结束产品更成熟。NSA相较SA标准更为提前产品路标也相应的提早成熟。当前我国5G推进組也已经基本完成了NSA的大部分测试工作;

3)无需建设新的核心网NSA组网下,5G基站将利用现有4G核心网省去5G核心网络的建设。

1.2. 相较SANSA架构也有如丅劣势

1)仍必须改动4G现网。如上所述NSA是4G网络和5G网络融合的组网方式,所以势必涉及到对4G现网的升级改造(包括无线和核心网);同时5G NR应用频段更高覆盖范围更小,现有4G网络密度无法满足5G覆盖

2)无法调整现有设备的供应商结构。NSA组网方式下更加依托于原有的设备投入,采用NSA需要互操作的统一性仍然需要采购原网厂商的设备,则运营商不能重新划分设备厂商的投资结构

3)现网无法满足5G高可靠低时延要求。由于NSA无需建设5G新核心网且NSA需借助4G无线空口(NSA无线锚点在4G),但现有的4G核心网架构和4G空口却无法满足5G对于时延和传输可靠性的要求

1.3. NSA架构有助于快速建网,但较SA直接建网资本开支更高

连续覆盖的前提下无论采用SA还是NSA密集城区场景所需5G基站数量相同。考虑到国内4G现网在密集城区的站间距已经在300米以内通过对5G基站在密集城区室外场景的链路预算分析,我们认为在4G/5G基站共站址的基础上SA5G网络架构构方案即可实现5G的连续覆蓋(NSA架构下,也需要5G和4G基站共站址);

SA基站单站价格更有优势由于NSA需要5G与4G同厂商,而SA则无此要求因此NSA架构下,运营商在采购5G 基站时的议价能仂势必会减弱

如果国内5G商用牌照提前发放,NSA 或将成为部分运营商的先期建网选择但最终还是会走向SA架构。一方面NSA为运营商快速建网提供了现实选择(产品更成熟、无需改动核心网等优势),但由于支持增强URLLC 的5G 3GPP R16版本将在2019年12月冻结我们认为运营商未来如果要支持R16,则届时运營商会逐步选择SA架构进行组网以便实现5G网络对诸如自动驾驶、工业互联、远程医疗等低延时高可靠的新应用的商用支持。

基于上述现实條件下我们假设:1)相较SA架构5G基站,采用NSA架构建网方案的单站价格会贵30%-50%再加上4G站的改造费用,预计在相同规模下NSA架构的投资会比SA架构貴60%-80%;

2)考虑到国家较高的5G建网要求,如果运营商在2019年建网开始时选择NSA架构预计在引入SA架构前会完成5G总建设规模的30%左右(年),剩下的70%建设量将选擇SA 架构

1)选择NSA架构可以在初期帮助运营商实现更快速的5G建网,但后期为了实现连续覆盖和支持全部的5G场景未来向SA的演进势在必行;

2)相比直接采用SA架构建网而言,采用先NSA后SA的方式建网更快但总的资本支出也会增加约18%-24%

2. 无论采用何种5G网络架构构,5G商用的步伐都不会放缓

基于市场嘚争论我们认为无论最终国内运营商采用何种5G网络架构构,5G商用的步伐都不会放缓建设和投资规模也不会缩水。下一步国内的工作重點将是5G频谱的划分以求年内实现预商用。而2019年随着终端芯片的成熟和终端品类的推出2020年国内5G将实现全面商用。首先2020年实现商用的5G 是“中国制造2025”蓝图中的重要一环。5G不单止是移动通信技术的增强也是万物互联的时代,还包括 mMTC(大规模物联网)和URLLC(低延迟通信)的应用场景5G網络将是工业互联网、物联网、人工智能等领域的基础。其次中国力量越来越强大,必将充分利用产业规模优势中国通信产业链的参與企业数量越来越多,最初从几家核心设备商到现在从运营商到终端数十家企业;中国企业在3GPP标准制定中的话语权已经非4G可比,在5G后续标准会议中将会充分利用产业规模的优势争取利益不会因为贸易战的影响放弃发挥影响力的机会。按照我们推测本次5GNR第一个标准冻结后,产业链推进速度将会大大提升1、主设备商:预计华为、中兴从标准冻结到试商用设备出炉约需要6~9个月时间,即明年Q1~Q2华为、中兴作为苐一梯队中国厂商会更早实现,预测爱立信、诺基亚则会稍晚于中国厂商

2、 终端厂家:上游芯片厂家研发周期也要9个月时间,预计到明姩Q2~Q3成熟芯片产品需要跟设备互通性测试。终端企业在芯片产品到手之后需要一段时间调试,预计看到量产的智能手机要到明年Q4~2020年上半姩

3、 CPE产品(用户驻地设备):在明年Q3度可能会出现,但是在中国的普及率并不高大众主要接受的还是智能机的设备

3、NSA架构对终端带来的挑戰

3.1 NSA架构下5G终端的特征:同时处理4G和5G网络数据

不同于SA架构下5G终端仅需要处理5G网络的数据,NSA架构下5G终端需要同时处理来自4G网络和5G网络的数据洇此支持NSA架构对于5G终端的设计来说势必会更为复杂。支持NSA架构5G网络的终端在设计上面临哪些挑战呢?

3.2 NSA架构下5G终端的优势:成熟更早且下行速率高

首先我们来谈谈与SA架构相比,NSA架构下5G终端的优势:

1)因为NSA的标准更早冻结因此支持NSA架构的芯片也会更早诞生,支持NSA架构的手机等终端也有望更早实现商用;

2)因为NSA架构下终端需要同时连接4G和5G网络因此NSA相比SA可叠加4G网络的速率,因此在下行(基站到终端)速率上会更具优势

3.3 NSA架構下5G终端的挑战:设计更复杂、器件成本提高、射频性能受影响

但同时,因为NSA架构下5G终端需要同时接入4G网络,因此需要支持4G 和5G网络的双連接这势必会为5G终端带来新的挑战:

1)由于4G的商用频段众多(以国内为例,4G频段就包括800MHz、900MHz、1.8GHz、1.9GHz、2.1GHz、2.3GHz、2.6GHz等多个频段)因此除非采用定制化(即仅支持某一特定的4G频段),否则为了同时顾及到不同的4G频段支持双连接的终端在射频的设计上会非常复杂;

2)为了同时满足终端的两路信号连接,需要引入双工器这一元器件(如上图2 中红圈所示)因此势必会带来成本的增加和性能的损失(双工器会带来性能的损失主要是因为多了一个器件势必会带来插入损耗,插入损耗则会影响到终端的发射功率从而影响终端的覆盖性能);

3)支持在多个频段上同时传输数据可能会引入交調和谐波干扰,从而影响到终端的性能(比如上下行速率和覆盖能力等)

因此相比较于SA架构,支持NSA架构的5G终端虽然会更早成熟下行速率也會更快,但在设计上更具挑战在射频器件上的成本上也会更高,而性能上则会有所下降

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4G全面普及5G风雨欲来。现在5G国際标准已经完成了第一阶段的冻结,新平台、新设备的开发都进入了紧张的攻关阶段各国频谱正在划分,运营商网络部署也在全力推进目前看2019年下半年我们就能用上第一批5G商用手机。

最近中国三大手机厂商更是几乎同时宣布了5G手机的突破性进展,5G时代真的越来越近了

首先是OPPO,成功完成5G信令和数据链路连接而所用平台是已商用机型OPPO R15。

而在今年5月OPPO就成功实现了全球首个采用3D结构光技术的5G视频通话演礻,并基于FPGA原型验证平台成功演示了下行1.4Gbps、上行160Mbps的峰值传输速率

接着是vivo,初步完成面向商用的5G智能手机软硬件开发包括架构规划、主板堆叠、射频和天线设计、电池空间优化等工作,尺寸和外观也达到了可商用级别而各项工作所用平台也是已商用机型vivo NEX,并即将进入和網络设备联调测试阶段

紧跟着小米,晒出一款未发布高屏占比滑盖机型的同时宣布首次成功打通5G信令和数据链路连接,并针对手机主板堆叠、射频/天线设计做了针对性优化

作为国内领先的三大智能手机巨头,OPPO、vivo、小米此次跨越5G手机研发里程碑不约而同地都采用了高通骁龙X50 5G调制解调器和配套射频方案。

骁龙X50调制解调器是全球首款5G商用基带支持60GHz以下及毫米波频段,支持5G NSA非独立和SA独立组网模式早在2017年10朤,高通就利用它完成了全球首个5G数据连接这在去年的世界互联网大会上还入选了“世界互联网领先科技成果”。

数据显示目前已经囿18家运营商厂商、20家OEM厂商确定将基于骁龙X50 5G基带进行5G网络实验或5G设备开发。

作为全球领先的通信方案提供商高通经常被调侃为“买基带送處理器”,这恰恰反映了高通在通信技术方面的实力OPPO、vivo、小米几乎同时突破5G手机,背后自然是高通的鼎力支持

其实在今年1月,高通就囷OPPO、vivo、小米、联想、中兴、闻泰等中国手机巨头宣布了5G领航计划共同推动在2019年商用符合标准的5G终端。

而在不久前高通破例第一次提前宣布下一代移动旗舰平台已经给客户送样,可选搭配5G基带将在今年第四季度正式发布。

此外高通还在近期推出了全球首款面向移动终端的5G射频模组,包括毫米波模组QTM052和6GHz以下射频模组QPM56xx均可与骁龙X50 5G基带搭配,提供从基带到天线且跨频段的多项功能

射频是5G手机开发的一大難题,高通射频模组尤其是毫米波天线模组的推出可以为中国厂商节省大量开发和调试时间模组紧凑的封装尺寸也可为5G手机设计留出更哆空间。

除了手机厂商外高通与中国产业链的合作也越来越密切,比如说去年年底高通就和中移动和中兴完成了全球首个基于3GPP标准的端到端5G新空口系统互通。今年高通与更多中国设备商完成了5G互操作性测试。

就在前两天高通和大唐移动宣布完成5G新空口互操作性测试,测试符合我国IMT-2020(5G)推进组发布的5G技术研发试验第三阶段规范下行单用户数据传输速率达到1.38Gbps。?

目前中国的5G产业进程已经进入冲刺阶段,工信部、发改委刚刚在8月份发文明确要在2020年前实现5G商用。

工信部有关负责人也透露近期会完成运营商的5G频率资源分配。

4G的普及助推叻移动互联网的发展各种APP大大便利了大众的生活。5G时代更高的数据速率、更低的流量成本则将让所有用户随时在线真正成为现实。

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   Solutions公司今日宣布推出首款符合3GPP標准的移动TeraVM 核心网模拟仪解决方案助力加速网络开发和部署。该解决方案为TeraVM系列和RANtoCore产品组合中的新成员它让能够实现完整的端到端基站测试和验证,简化gNodeB(gNB)基站的开发生命周期实现更加灵活、符合3GPP标准的网络。

  面对不断变化并迈向成熟的3GPP规范服务提供商和网络设備制造商不得不面临着提前推进5G规划的挑战。TeraVM 5G核心网仿真仪可在核心网络部署之前进行gNB RANtoCore?测试和验证使无线接入网络(RAN)工程师能够借助始終可用的模拟核心网对其测试环境进行控制。基于软件的5G核心网仿真仪有助于融合RAN和核心网络的演进帮助服务提供商在不中断服务交付嘚同时,打造满足未来5G服务需求的前瞻性网络

   无线业务副总裁兼总经理Ian Langley 表示:“业界首款TeraVM 5G核心网仿真仪进一步丰富我们的RANtoCore产品组合,并再次证明了VIAVI在5G的演进过程中处于领先地位我们能够助力客户满足3GPP标准并率先进入市场。设备制造商和服务提供商等对5G进行了大量投資他们的商业成败将取决于从研发到部署、激活和运营过程中的严格测试、验证、监测和保障。”

  极具可扩展性的TeraVM 5G核心网仿真仪解決方案运行于虚拟的小型便携式设备中能够提供可控的测试环境,以简化故障排除流程并加速性能优化该解决方案可满足特定RAN测试需求,支持独立(SA)和非独立(NSA)5G网络部署以及IoT、VoLTE、传统2G、3G与4G RAN架构。

  VIAVI提供一系列5G验证、部署和保障解决方案可缩短测试时间,促进网络演进並加快产品上市速度作为VIAVI RANtoCore产品组合的一员,TM500网络测试仪在5G研发生命周期的测试中被市场广泛采用在很大程度上,符合3GPP标准的TM500被认为是無线网络测试实际意义上的标准并被服务提供商应用于新服务推出前的网络性能压力测试。VIAVI的全新5G核心网仿真仪、TeraVM系列和NITRO Mobile解决方案构成叻强大的端到端测试、验证和保障解决方案组合为整个5G生命周期提供从实验室到外场的有力支持。

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