NSA or SA市場(chǎng)5G建設(shè)最終還是采用了SA架構(gòu)

今年6月，3GPP宣布5G獨(dú)立組網(wǎng)（SA）標(biāo)準(zhǔn)正式凍結(jié)。我國(guó)5G建設(shè)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(dú)立組網(wǎng) （NSA）架構(gòu)，引發(fā)市場(chǎng)熱議。

1．NSA or SA市場(chǎng)分歧較大，SA無(wú)疑將是主流部署方式

5G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包含有獨(dú)立的SA和與4G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的NSA兩種：

獨(dú)立組網(wǎng)模式（SA）：指的是新建5G網(wǎng)絡(luò)，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(shí)，還將大規(guī)模采用網(wǎng)絡(luò)虛擬化、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，并與5GNR結(jié)合，同時(shí)其協(xié)議開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃部署及互通互操作所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)將超越3G和4G系統(tǒng)。

非獨(dú)立組網(wǎng)模式（NSA）： 非獨(dú)立組網(wǎng)指的是使用現(xiàn)有的4G基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的部署。基于NSA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(luò)傳輸。

運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)業(yè)務(wù)需求確定升級(jí)站點(diǎn)和區(qū)域，不一定需要完整的連片覆蓋。

近來(lái)，關(guān)于國(guó)內(nèi)5G建網(wǎng)是會(huì)采用獨(dú)立組網(wǎng)模式（SA）還是非獨(dú)立組網(wǎng)模式（NSA）引發(fā)了市場(chǎng)的熱議。

1．1． NSA的優(yōu)勢(shì)在哪兒？

SA架構(gòu)相比較而言更為簡(jiǎn)單，而NSA架構(gòu)則略為復(fù)雜。相較SA，NSA 的優(yōu)勢(shì)主要包括：

1）借助目前成熟的4G網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大5G 覆蓋范圍。由于手機(jī)終端發(fā)射功率有限，所以5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍主要受限于上行（即手機(jī)發(fā)送信號(hào)到基站），那么通過與4G聯(lián)合組網(wǎng)的方式（NSA）可以實(shí)現(xiàn)5G 單站覆蓋范圍的擴(kuò)大；

2）NSA標(biāo)準(zhǔn)更早結(jié)束，產(chǎn)品更成熟。NSA相較SA標(biāo)準(zhǔn)更為提前，產(chǎn)品路標(biāo)也相應(yīng)的提早成熟。當(dāng)前我國(guó)5G推進(jìn)組也已經(jīng)基本完成了NSA的大部分測(cè)試工作；

3）無(wú)需建設(shè)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(luò)的建設(shè)。

1．2． 相較SA，NSA架構(gòu)也有如下劣勢(shì)

1）仍必須改動(dòng)4G現(xiàn)網(wǎng)。如上所述，NSA是4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)融合的組網(wǎng)方式，所以勢(shì)必涉及到對(duì)4G現(xiàn)網(wǎng)的升級(jí)改造（包括無(wú)線和核心網(wǎng)）；同時(shí)5G NR應(yīng)用頻段更高，覆蓋范圍更小，現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)密度無(wú)法滿足5G覆蓋。

2）無(wú)法調(diào)整現(xiàn)有設(shè)備的供應(yīng)商結(jié)構(gòu)。NSA組網(wǎng)方式下，更加依托于原有的設(shè)備投入，采用NSA需要互操作的統(tǒng)一性，仍然需要采購(gòu)原網(wǎng)廠商的設(shè)備，則運(yùn)營(yíng)商不能重新劃分設(shè)備廠商的投資結(jié)構(gòu)。

3）現(xiàn)網(wǎng)無(wú)法滿足5G高可靠低時(shí)延要求。由于NSA無(wú)需建設(shè)5G新核心網(wǎng)，且NSA需借助4G無(wú)線空口（NSA無(wú)線錨點(diǎn)在4G），但現(xiàn)有的4G核心網(wǎng)架構(gòu)和4G空口卻無(wú)法滿足5G對(duì)于時(shí)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(wú)論采用SA還是NSA密集城區(qū)場(chǎng)景所需5G基站數(shù)量相同?？紤]到國(guó)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(duì)5G基站在密集城區(qū)室外場(chǎng)景的鏈路預(yù)算分析，我們認(rèn)為在4G／5G基站共站址的基礎(chǔ)上，SA網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案即可實(shí)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(jià)格更有優(yōu)勢(shì)。由于NSA需要5G與4G同廠商，而SA則無(wú)此要求。因此NSA架構(gòu)下，運(yùn)營(yíng)商在采購(gòu)5G 基站時(shí)的議價(jià)能力勢(shì)必會(huì)減弱。

如果國(guó)內(nèi)5G商用牌照提前發(fā)放，NSA 或?qū)⒊蔀椴糠诌\(yùn)營(yíng)商的先期建網(wǎng)選擇，但最終還是會(huì)走向SA架構(gòu)。一方面，NSA為運(yùn)營(yíng)商快速建網(wǎng)提供了現(xiàn)實(shí)選擇（產(chǎn)品更成熟、無(wú)需改動(dòng)核心網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)），但由于支持增強(qiáng)URLLC 的5G 3GPP R16版本將在2019年12月凍結(jié)，我們認(rèn)為運(yùn)營(yíng)商未來(lái)如果要支持R16，則屆時(shí)運(yùn)營(yíng)商會(huì)逐步選擇SA架構(gòu)進(jìn)行組網(wǎng)，以便實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)諸如自動(dòng)駕駛、工業(yè)互聯(lián)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等低延時(shí)高可靠的新應(yīng)用的商用支持。

基于上述現(xiàn)實(shí)條件下，我們假設(shè)：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(jià)格會(huì)貴30％－50％，再加上4G站的改造費(fèi)用，預(yù)計(jì)在相同規(guī)模下，NSA架構(gòu)的投資會(huì)比SA架構(gòu)貴60％－80％；

2）考慮到國(guó)家較高的5G建網(wǎng)要求，如果運(yùn)營(yíng)商在2019年建網(wǎng)開始時(shí)選擇NSA架構(gòu)，預(yù)計(jì)在引入SA架構(gòu)前會(huì)完成5G總建設(shè)規(guī)模的30％左右（2019－2020年），剩下的70％建設(shè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總投資規(guī)模預(yù)計(jì)會(huì)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(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)更快速的5G建網(wǎng)，但后期為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)覆蓋和支持全部的5G場(chǎng)景，未來(lái)向SA的演進(jìn)勢(shì)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(huì)增加約18％－24％。

2． 無(wú)論采用何種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，5G商用的步伐都不會(huì)放緩

基于市場(chǎng)的爭(zhēng)論，我們認(rèn)為無(wú)論最終國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商采用何種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，5G商用的步伐都不會(huì)放緩，建設(shè)和投資規(guī)模也不會(huì)縮水。下一步國(guó)內(nèi)的工作重點(diǎn)將是5G頻譜的劃分，以求年內(nèi)實(shí)現(xiàn)預(yù)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(guó)內(nèi)5G將實(shí)現(xiàn)全面商用。首先，2020年實(shí)現(xiàn)商用的5G 是“中國(guó)制造2025”藍(lán)圖中的重要一環(huán)。5G不單止是移動(dòng)通信技術(shù)的增強(qiáng)，也是萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，還包括 mMTC（大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)）和URLLC（低延遲通信）的應(yīng)用場(chǎng)景。5G網(wǎng)絡(luò)將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領(lǐng)域的基礎(chǔ)。其次，中國(guó)力量越來(lái)越強(qiáng)大，必將充分利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模優(yōu)勢(shì)。中國(guó)通信產(chǎn)業(yè)鏈的參與企業(yè)數(shù)量越來(lái)越多，最初從幾家核心設(shè)備商，到現(xiàn)在從運(yùn)營(yíng)商到終端數(shù)十家企業(yè)；中國(guó)企業(yè)在3GPP標(biāo)準(zhǔn)制定中的話語(yǔ)權(quán)已經(jīng)非4G可比，在5G后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議中將會(huì)充分利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模的優(yōu)勢(shì)爭(zhēng)取利益，不會(huì)因?yàn)橘Q(mào)易戰(zhàn)的影響放棄發(fā)揮影響力的機(jī)會(huì)。按照我們推測(cè)，本次5GNR第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)后，產(chǎn)業(yè)鏈推進(jìn)速度將會(huì)大大提升。1、主設(shè)備商：預(yù)計(jì)華為、中興從標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)到試商用設(shè)備出爐約需要6～9個(gè)月時(shí)間，即明年Q1～Q2。華為、中興作為第一梯隊(duì)中國(guó)廠商會(huì)更早實(shí)現(xiàn)，預(yù)測(cè)愛立信、諾基亞則會(huì)稍晚于中國(guó)廠商。

2、 終端廠家：上游芯片廠家研發(fā)周期也要9個(gè)月時(shí)間，預(yù)計(jì)到明年Q2～Q3成熟。芯片產(chǎn)品需要跟設(shè)備互通性測(cè)試。終端企業(yè)在芯片產(chǎn)品到手之后，需要一段時(shí)間調(diào)試，預(yù)計(jì)看到量產(chǎn)的智能手機(jī)要到明年Q4～2020年上半年。

3、 CPE產(chǎn)品（用戶駐地設(shè)備）：在明年Q3度可能會(huì)出現(xiàn)，但是在中國(guó)的普及率并不高，大眾主要接受的還是智能機(jī)的設(shè)備

3、NSA架構(gòu)對(duì)終端帶來(lái)的挑戰(zhàn)

3．1 NSA架構(gòu)下5G終端的特征：同時(shí)處理4G和5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)

不同于SA架構(gòu)下5G終端僅需要處理5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，NSA架構(gòu)下5G終端需要同時(shí)處理來(lái)自4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，因此支持NSA架構(gòu)對(duì)于5G終端的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)勢(shì)必會(huì)更為復(fù)雜。支持NSA架構(gòu)5G網(wǎng)絡(luò)的終端在設(shè)計(jì)上面臨哪些挑戰(zhàn)呢？

3．2 NSA架構(gòu)下5G終端的優(yōu)勢(shì)：成熟更早且下行速率高

首先，我們來(lái)談?wù)勁cSA架構(gòu)相比，NSA架構(gòu)下5G終端的優(yōu)勢(shì)：

1）因?yàn)镹SA的標(biāo)準(zhǔn)更早凍結(jié)，因此支持NSA架構(gòu)的芯片也會(huì)更早誕生，支持NSA架構(gòu)的手機(jī)等終端也有望更早實(shí)現(xiàn)商用；

2）因?yàn)镹SA架構(gòu)下終端需要同時(shí)連接4G和5G網(wǎng)絡(luò)，因此NSA相比SA可疊加4G網(wǎng)絡(luò)的速率，因此在下行（基站到終端）速率上會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。

3．3 NSA架構(gòu)下5G終端的挑戰(zhàn)：設(shè)計(jì)更復(fù)雜、器件成本提高、射頻性能受影響

但同時(shí)，因?yàn)镹SA架構(gòu)下，5G終端需要同時(shí)接入4G網(wǎng)絡(luò)，因此需要支持4G 和5G網(wǎng)絡(luò)的雙連接，這勢(shì)必會(huì)為5G終端帶來(lái)新的挑戰(zhàn)：

1）由于4G的商用頻段眾多（以國(guó)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(gè)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(shí)顧及到不同的4G頻段，支持雙連接的終端在射頻的設(shè)計(jì)上會(huì)非常復(fù)雜；

2）為了同時(shí)滿足終端的兩路信號(hào)連接，需要引入雙工器這一元器件（如上圖2 中紅圈所示），因此勢(shì)必會(huì)帶來(lái)成本的增加和性能的損失（雙工器會(huì)帶來(lái)性能的損失主要是因?yàn)槎嗔艘粋€(gè)器件勢(shì)必會(huì)帶來(lái)插入損耗，插入損耗則會(huì)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(gè)頻段上同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)可能會(huì)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(huì)更早成熟，下行速率也會(huì)更快，但在設(shè)計(jì)上更具挑戰(zhàn)，在射頻器件上的成本上也會(huì)更高，而性能上則會(huì)有所下降。