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(wǎng)（SA）標準正式凍結(jié)。我國5G建設到底采用最新凍結(jié)的SA架構(gòu)，還是早在2017年12月就已凍結(jié)的非獨立組網(wǎng)（NSA）架構(gòu)，引發(fā)市場熱議。

5G的網(wǎng)絡架構(gòu)包含有獨立的SA和與4G網(wǎng)絡相結(jié)合的NSA兩種：

獨立組網(wǎng)模式（SA）：指的是新建5G網(wǎng)絡，包括新基站、回程鏈路以及核心網(wǎng)。SA引入了全新網(wǎng)元與接口的同時，還將大規(guī)模采用網(wǎng)絡虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡等新技術，并與5GNR結(jié)合，同時其協(xié)議開發(fā)、網(wǎng)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(wǎng)模式（NSA）：非獨立組網(wǎng)指的是使用現(xiàn)有的4G基礎設施，進行5G網(wǎng)絡的部署?；贜SA架構(gòu)的5G載波僅承載用戶數(shù)據(jù)，其控制信令仍通過4G網(wǎng)絡傳輸。

運營商可根據(jù)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(nèi)5G建網(wǎng)是會采用獨立組網(wǎng)模式（SA）還是非獨立組網(wǎng)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(gòu)相比較而言更為簡單，而NSA架構(gòu)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(wǎng)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(wǎng)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(lián)合組網(wǎng)的方式（NSA）可以實現(xiàn)5G單站覆蓋范圍的擴大；

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

3）無需建設新的核心網(wǎng)。NSA組網(wǎng)下，5G基站將利用現(xiàn)有4G核心網(wǎng)，省去5G核心網(wǎng)絡的建設。

1．2． 相較SA，NSA架構(gòu)也有如下劣勢

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

2）無法調(diào)整現(xiàn)有設備的供應商結(jié)構(gòu)。NSA組網(wǎng)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(wǎng)廠商的設備，則運營商不能重新劃分設備廠商的投資結(jié)構(gòu)。

3）現(xiàn)網(wǎng)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(wǎng)，且NSA需借助4G無線空口（NSA無線錨點在4G），但現(xiàn)有的4G核心網(wǎng)架構(gòu)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(gòu)有助于快速建網(wǎng)，但較SA直接建網(wǎng)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(shù)量相同。考慮到國內(nèi)4G現(xiàn)網(wǎng)在密集城區(qū)的站間距已經(jīng)在300米以內(nèi)，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(wǎng)絡架構(gòu)方案即可實現(xiàn)5G的連續(xù)覆蓋（NSA架構(gòu)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(gòu)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(nèi)5G商用牌照提前發(fā)放，NSA或?qū)⒊蔀椴糠诌\營商的先期建網(wǎng)選擇，但最終還是會走向SA架構(gòu)。一方面，NSA為運營商快速建網(wǎng)提供了現(xiàn)實選擇（產(chǎn)品更成熟、無需改動核心網(wǎng)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(jié)，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(gòu)進行組網(wǎng)，以便實現(xiàn)5G網(wǎng)絡對諸如自動駕駛、工業(yè)互聯(lián)、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(xiàn)實條件下，我們假設：1）相較SA架構(gòu)5G基站，采用NSA架構(gòu)建網(wǎng)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(gòu)的投資會比SA架構(gòu)貴60％－80％；

2）考慮到國家較高的5G建網(wǎng)要求，如果運營商在2019年建網(wǎng)開始時選擇NSA架構(gòu)，預計在引入SA架構(gòu)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(gòu)。

那么相較直接采用SA，采用先NSA后SA架構(gòu)的建網(wǎng)方式，5G無線網(wǎng)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(jié)論：

1）選擇NSA架構(gòu)可以在初期幫助運營商實現(xiàn)更快速的5G建網(wǎng)，但后期為了實現(xiàn)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(gòu)建網(wǎng)而言，采用先NSA后SA的方式建網(wǎng)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(nèi)運營商采用何種網(wǎng)絡架構(gòu)，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(nèi)的工作重點將是5G頻譜的劃分，以求年內(nèi)實現(xiàn)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(nèi)5G將實現(xiàn)全面商用。首先，2020年實現(xiàn)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(lián)的時代，還包括mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）和URLLC（低延遲通信）的應用場景。5G網(wǎng)絡將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、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(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢。中國通信產(chǎn)業(yè)鏈的參與企業(yè)數(shù)量越來越多，最初從幾家核心設備商，到現(xiàn)在從運營商到終端數(shù)十家企業(yè)；中國企業(yè)在3GPP標準制定中的話語權已經(jīng)非4G可比，在5G后續(xù)標準會議中將會充分利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模的優(yōu)勢爭取利益，不會因為貿(mào)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(jié)后，產(chǎn)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(jié)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(xiàn)，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(chǎn)品需要跟設備互通性測試。終端企業(yè)在芯片產(chǎn)品到手之后，需要一段時間調(diào)試，預計看到量產(chǎn)的智能手機要到明年Q4～2020年上半年。

3、CPE產(chǎn)品（用戶駐地設備）：在明年Q3度可能會出現(xiàn)，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(gòu)下5G終端的特征：同時處理4G和5G網(wǎng)絡數(shù)據(jù)

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

3．2 NSA架構(gòu)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(gòu)相比，NSA架構(gòu)下5G終端的優(yōu)勢：

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

2）因為NSA架構(gòu)下終端需要同時連接4G和5G網(wǎng)絡，因此NSA相比SA可疊加4G網(wǎng)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(gòu)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(gòu)下，5G終端需要同時接入4G網(wǎng)絡，因此需要支持4G和5G網(wǎng)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(nèi)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(shù)據(jù)可能會引入交調(diào)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(gòu)，支持NSA架構(gòu)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。