5G即將到來，NSA與SA誰將成為主流？

今年6月，3GPP宣布5G獨立組網（SA）標準正式凍結。我國5G建設到底采用最新凍結的SA架構，還是早在2017年12月就已凍結的非獨立組網（NSA）架構，引發(fā)市場熱議。

5G的網絡架構包含有獨立的SA和與4G網絡相結合的NSA兩種：

獨立組網模式（SA）：指的是新建5G網絡，包括新基站、回程鏈路以及核心網。SA引入了全新網元與接口的同時，還將大規(guī)模采用網絡虛擬化、軟件定義網絡等新技術，并與5GNR結合，同時其協(xié)議開發(fā)、網絡規(guī)劃部署及互通互操作所面臨的技術挑戰(zhàn)將超越3G和4G系統(tǒng)。

非獨立組網模式（NSA）：非獨立組網指的是使用現有的4G基礎設施，進行5G網絡的部署?；贜SA架構的5G載波僅承載用戶數據，其控制信令仍通過4G網絡傳輸。

運營商可根據業(yè)務需求確定升級站點和區(qū)域，不一定需要完整的連片覆蓋。

近來，關于國內5G建網是會采用獨立組網模式（SA）還是非獨立組網模式（NSA）引發(fā)了市場的熱議。

1．1． NSA的優(yōu)勢在哪兒？

SA架構相比較而言更為簡單，而NSA架構則略為復雜。相較SA，NSA的優(yōu)勢主要包括：

1）借助目前成熟的4G網絡擴大5G 覆蓋范圍。由于手機終端發(fā)射功率有限，所以5G網絡的覆蓋范圍主要受限于上行（即手機發(fā)送信號到基站），那么通過與4G聯合組網的方式（NSA）可以實現5G單站覆蓋范圍的擴大；

2）NSA標準更早結束，產品更成熟。NSA相較SA標準更為提前，產品路標也相應的提早成熟。當前我國5G推進組也已經基本完成了NSA的大部分測試工作；

3）無需建設新的核心網。NSA組網下，5G基站將利用現有4G核心網，省去5G核心網絡的建設。

1．2． 相較SA，NSA架構也有如下劣勢

1）仍必須改動4G現網。如上所述，NSA是4G網絡和5G網絡融合的組網方式，所以勢必涉及到對4G現網的升級改造（包括無線和核心網）；同時5G NR應用頻段更高，覆蓋范圍更小，現有4G網絡密度無法滿足5G覆蓋。

2）無法調整現有設備的供應商結構。NSA組網方式下，更加依托于原有的設備投入，采用NSA需要互操作的統(tǒng)一性，仍然需要采購原網廠商的設備，則運營商不能重新劃分設備廠商的投資結構。

3）現網無法滿足5G高可靠低時延要求。由于NSA無需建設5G新核心網，且NSA需借助4G無線空口（NSA無線錨點在4G），但現有的4G核心網架構和4G空口卻無法滿足5G對于時延和傳輸可靠性的要求。

1．3． NSA架構有助于快速建網，但較SA直接建網資本開支更高

連續(xù)覆蓋的前提下，無論采用SA還是NSA密集城區(qū)場景所需5G基站數量相同。考慮到國內4G現網在密集城區(qū)的站間距已經在300米以內，通過對5G基站在密集城區(qū)室外場景的鏈路預算分析，我們認為在4G／5G基站共站址的基礎上，SA網絡架構方案即可實現5G的連續(xù)覆蓋（NSA架構下，也需要5G和4G基站共站址）；

SA基站單站價格更有優(yōu)勢。由于NSA需要5G與4G同廠商，而SA則無此要求。因此NSA架構下，運營商在采購5G基站時的議價能力勢必會減弱。

如果國內5G商用牌照提前發(fā)放，NSA或將成為部分運營商的先期建網選擇，但最終還是會走向SA架構。一方面，NSA為運營商快速建網提供了現實選擇（產品更成熟、無需改動核心網等優(yōu)勢），但由于支持增強URLLC的5G 3GPP R16版本將在2019年12月凍結，我們認為運營商未來如果要支持R16，則屆時運營商會逐步選擇SA架構進行組網，以便實現5G網絡對諸如自動駕駛、工業(yè)互聯、遠程醫(yī)療等低延時高可靠的新應用的商用支持。

基于上述現實條件下，我們假設：1）相較SA架構5G基站，采用NSA架構建網方案的單站價格會貴30％－50％，再加上4G站的改造費用，預計在相同規(guī)模下，NSA架構的投資會比SA架構貴60％－80％；

2）考慮到國家較高的5G建網要求，如果運營商在2019年建網開始時選擇NSA架構，預計在引入SA架構前會完成5G總建設規(guī)模的30％左右（2019－2020年），剩下的70％建設量將選擇SA架構。

那么相較直接采用SA，采用先NSA后SA架構的建網方式，5G無線網絡建設的總投資規(guī)模預計會增加18％～24％。（即：0．3×（1．6～1．8）＋0．7＝（1．18～1．24））。

結論：

1）選擇NSA架構可以在初期幫助運營商實現更快速的5G建網，但后期為了實現連續(xù)覆蓋和支持全部的5G場景，未來向SA的演進勢在必行；

2）相比直接采用SA架構建網而言，采用先NSA后SA的方式建網更快但總的資本支出也會增加約18％－24％。

基于市場的爭論，我們認為無論最終國內運營商采用何種網絡架構，5G商用的步伐都不會放緩，建設和投資規(guī)模也不會縮水。下一步國內的工作重點將是5G頻譜的劃分，以求年內實現預商用。而2019年隨著終端芯片的成熟和終端品類的推出，2020年國內5G將實現全面商用。首先，2020年實現商用的5G是“中國制造2025”藍圖中的重要一環(huán)。5G不單止是移動通信技術的增強，也是萬物互聯的時代，還包括mMTC（大規(guī)模物聯網）和URLLC（低延遲通信）的應用場景。5G網絡將是工業(yè)互聯網、物聯網、人工智能等領域的基礎。其次，中國力量越來越強大，必將充分利用產業(yè)規(guī)模優(yōu)勢。中國通信產業(yè)鏈的參與企業(yè)數量越來越多，最初從幾家核心設備商，到現在從運營商到終端數十家企業(yè)；中國企業(yè)在3GPP標準制定中的話語權已經非4G可比，在5G后續(xù)標準會議中將會充分利用產業(yè)規(guī)模的優(yōu)勢爭取利益，不會因為貿易戰(zhàn)的影響放棄發(fā)揮影響力的機會。按照我們推測，本次5GNR第一個標準凍結后，產業(yè)鏈推進速度將會大大提升。

1、主設備商：預計華為、中興從標準凍結到試商用設備出爐約需要6～9個月時間，即明年Q1～Q2。華為、中興作為第一梯隊中國廠商會更早實現，預測愛立信、諾基亞則會稍晚于中國廠商。

2、終端廠家：上游芯片廠家研發(fā)周期也要9個月時間，預計到明年Q2～Q3成熟。芯片產品需要跟設備互通性測試。終端企業(yè)在芯片產品到手之后，需要一段時間調試，預計看到量產的智能手機要到明年Q4～2020年上半年。

3、CPE產品（用戶駐地設備）：在明年Q3度可能會出現，但是在中國的普及率并不高，大眾主要接受的還是智能機的設備

3．1 NSA架構下5G終端的特征：同時處理4G和5G網絡數據

不同于SA架構下5G終端僅需要處理5G網絡的數據，NSA架構下5G終端需要同時處理來自4G網絡和5G網絡的數據，因此支持NSA架構對于5G終端的設計來說勢必會更為復雜。支持NSA架構5G網絡的終端在設計上面臨哪些挑戰(zhàn)呢？

3．2 NSA架構下5G終端的優(yōu)勢：成熟更早且下行速率高

首先，我們來談談與SA架構相比，NSA架構下5G終端的優(yōu)勢：

1）因為NSA的標準更早凍結，因此支持NSA架構的芯片也會更早誕生，支持NSA架構的手機等終端也有望更早實現商用；

2）因為NSA架構下終端需要同時連接4G和5G網絡，因此NSA相比SA可疊加4G網絡的速率，因此在下行（基站到終端）速率上會更具優(yōu)勢。

3．3 NSA架構下5G終端的挑戰(zhàn)：設計更復雜、器件成本提高、射頻性能受影響

但同時，因為NSA架構下，5G終端需要同時接入4G網絡，因此需要支持4G和5G網絡的雙連接，這勢必會為5G終端帶來新的挑戰(zhàn)：

1）由于4G的商用頻段眾多（以國內為例，4G頻段就包括800MHz、900MHz、1．8GHz、1．9GHz、2．1GHz、2．3GHz、2．6GHz等多個頻段），因此除非采用定制化（即僅支持某一特定的4G頻段），否則為了同時顧及到不同的4G頻段，支持雙連接的終端在射頻的設計上會非常復雜；

2）為了同時滿足終端的兩路信號連接，需要引入雙工器這一元器件（如上圖中紅圈所示），因此勢必會帶來成本的增加和性能的損失（雙工器會帶來性能的損失主要是因為多了一個器件勢必會帶來插入損耗，插入損耗則會影響到終端的發(fā)射功率，從而影響終端的覆蓋性能）；

3）支持在多個頻段上同時傳輸數據可能會引入交調和諧波干擾，從而影響到終端的性能（比如上下行速率和覆蓋能力等）。

因此相比較于SA架構，支持NSA架構的5G終端雖然會更早成熟，下行速率也會更快，但在設計上更具挑戰(zhàn)，在射頻器件上的成本上也會更高，而性能上則會有所下降。