5G标准独立组网(SA)和非独立组网(NSA)

​​从4G时代引入的NB-IoT和eMTC这两个低功耗广覆盖的物联网技术已经可以满足海量机器互联的需求，但业界对应用和商业模式还在苦苦探索。

以自动驾驶为代表的低时延高可靠通信的应用，目前还在蹒跚学步，路慢慢其修远。

所以，5G的部署真的要这么快吗？

5G是未来大势所趋，但4G仍是主流。

据相关咨询公司预测，在2020年，4G将承载全球88%的流量，即使到了2025年，4G用户数仍然占据50%到60%。

因此，和4G不同，业界对5G的投资都会比较谨慎，希望能投石问路，循序渐进。

这一切也反映在了3GPP对5G的架构标准化的进程上。

在最早冻结的5G NSA（非独立组网）下，5G无法单独工作，仅仅是作为4G的补充，分担4G的流量。5G SA（独立组网）的标准化足足比非独立组网慢了半年之久。

下面我们将详细讨论什么是非独立组网和独立组网，以及它们有何异同之处。

首先介绍一下

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引入了全新网元与接口的同时，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面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载波仅承载用户数据，其控制信令仍通过4G网络传输。

5G独立组网

对于5G的网络架构，在3GPP TSG-RAN 第 72 次全体大会上，提出了8个选项，如下图所示。

这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。

在这些选项中，选项1早已在4G结构中实现，选项6和选项8仅是理论存在的部署场景，不具有实际部署价值，标准中不予考虑。

下面我们逐个探讨,，先从独立组网说起。

这就是选项1，其实这是纯4G的组网架构。

注意看图里面连接手机、4G基站和4G核心网的各有一条实线和一条虚线。其中虚线代表控制面，实线代表用户面。

控制面：就是用来发送管理、调度资源所需的信令的通道。

用户面：直观理解就是发送用户具体的数据通道。用户面和控制面是完全分离的。

然而，选项1和5G并没有什么关系！

这是选项2，架构很简单，就是5G基站连接5G核心网，这是5G网络架构的终极形态，可以支持5G的所有应用。

虽然架构简单，但是要建这样一张5G网，要新建大量的基站和核心网，代价不菲。目前中国移动就有将近230万个4G站点，要是在建同样大的一张5G网络花费巨大。

这是选项5，可以看出，这其实是把4G基站升级增强之后连到了5G核心网之上，本质上还是4G。但新建了5G核心网之后，原先的4G核心网也该慢慢退服，一定会出现4G基站这连接5G核心网的需求，因此也算是未来会出现的架构。

但是，改造后的增强型4G基站跟5G基站相比，在峰值速率、时延、容量等方面依然有明显差别。后续的优化和演进，增强型4G基站也不一定都能支持。因此选项5架构的前景也不乐观。

这是选项6。把5G基站连到4G核心网，还独立组网？这样5G基站有力使不出，也太憋屈了。况且，5G基站作为花钱的大头都建了，竟然不建相对是小头的5G核心网？因此这个架构是不会有运营商选择的，3GPP也没有考虑标准化。

总结起来，5G可能的独立组网方案只有选项2和选项5，其中选项2是5G网络的终极架构。

选项2的优势如下：

1、一步到位引入5G基站和5G核心网，不依赖于现有4G网络，演进路径最短。
2、全新的5G基站和5G核心网，能够支持5G网络引入的所有新功能和新业务。

与此同时，选项2对应的劣势如下：

1、5G 频点相对 LTE 较高，初期部署难以实现连续覆盖，会存在大量的5G与4G系统间的切换，用户体验不好。
2、初期部署成本相对较高，无法有效利用现有4G基站资源。

5G非独立组网

下面到了非独立组网了，总体上来说，非独立组网要比独立组网复杂得多,这也是省钱所必须要付出的代价。

首先解释几个术语：

双连接：顾名思义，就是手机能同时跟4G和5G都进行通信，能同时下载数据。一般情况下，会有一个主连接和从连接。

我们可以把双连接想象成我们常用的耳机一样，两路数据可以通过左右一双耳机传送。

控制面锚点：双连接中的负责控制面的基站就叫做控制面锚点。

不妨继续以耳机做比喻，控制面就像耳机中的控制按钮，有控制按钮那一侧一样既可以控制播放也可以发送数据。

分流控制点：用户的数据需要分到双连接的两条路径上独立传送，但是在哪里分流呢？这个分流的位置就叫分流控制点。

5G非独立组网的诸多选项，都是由下面的三个问题的答案排列组合而成：

非独立组网的3系列，7系列及4系列，就是对这3个问题的不同回答。下面我们来逐个介绍。

选项3系列

该系列的基站连接的核心网是4G核心网，控制面锚点都在4G，适用于5G部署的最初阶段，覆盖不连续，也没太多业务，纯粹是作为4G无线宽带的补充而存在。

3系列分为3，3a和3x这3个选项，为什么有这样的区分呢？关键在于数据分流控制点的不同。

从上图可以看出，选项3的数据分流控制点在4G基站上，也就是说，4G不但要负责控制管理，还要负责把从核心网下来的数据分为两路，一路自己发给手机，另一路分流到5G去发给手机。

由于选项2中的4G基站须大力软件升级才能具备这样的能力，然而，基站硬件能否扛得住5G的流量还真不好说，因此，选项3颇不受待见，自提出以来就乏人问津。

而有的运营商，不愿意花钱改造4G基站(毕竟都是旧设备，迟早要淘汰)。于是，想了别的办法。

第一种办法，5G基站的用户面直接通4G核心网，控制面继续锚定于4G基站。

什么叫用户面?什么叫控制面?

简单来说，用户面就是用户具体的数据，控制面就是管理和调度的那些命令。
上面这种方式，叫做"选项3a"。

第二种方法，就是把用户面数据分为两部分，会对4G基站造成瓶颈的那部分，迁移到5G基站。剩下的部分，继续走4G基站

这种方式，叫做"选项3x"。

我们把它们三个放在一起，可以对比看看：

注意，只有"选项3"是增强型4G基站

3/3a/3x组网方式，是目前国外运营商最喜欢的方式，原因很简单：

1、利用了旧的4G基站，省钱。

2、部署起来很快很方便，有利于迅速推入市场，抢占用户。

毕竟，很多优质的5G体验，必须基于5G核心网才能实现。

7系组网方式

把"3系"组网方式里面的4G核心网替换成5G核心网，这就是"7系"组网方式。

需要注意的是，因为核心网是5G核心网，所以此类方式下，4G基站都需要升级成增强型4G基站。

4系组网方式

在"4系"组网里，4G基站和5G基站共用5G核心网，5G基站为主站，4G基站为从站。

唯一不同的，选项4的用户面从5G基站走，选项4a的用户面直接连5G核心网。如下图所示：

这么多系里面，最重要的，就是那个3系。搞懂了3系，其它系都容易懂。将来打交道，研究最多的，估计就是3系和2系。

最后放一张完整版组网图，看得更清楚：

NSA与SA比较

1、NSA的优势在哪儿？

SA架构相比较而言更为简单，而NSA架构则略为复杂。相较SA，NSA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联合组网的方式（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推进组也已经基本完成了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。

2、相较SA，NSA架构也有如下劣势

（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。

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，SA网络架构方案即可实现5G的连续覆盖（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基站时的议价能力势必会减弱。

综上所述，总体来说，无论如何组网，最终必然会走向SA架构。目前国内5G商用牌照已提前发放，为了抢占5G先发市场，NSA或将成为部分运营商的先期建网选择。但SA全部测试预计也将于明年3月份左右完成（目前华为进度已基本完成），如不为了抢先5G用户，预计6月份能一步跳过NSA组网，直接开展SA组网，有利于减少投资并且降低网络复杂度！

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