稳步前行or大干快上——5G非独立组网与独立组网

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5G标准的发布，相当于3GPP画了一只色香味俱全、令人垂涎欲滴的大蛋糕。那么，谁来做这只蛋糕呢？是各国的移动通信运营商。但是，这款蛋糕好是好，成本可是太高了。因为5G网络大都工作在很高的频段，每个基站的覆盖半径很小，若要形成大范围的覆盖需要建设大量的基站。万一投入巨额资金做成了这只蛋糕，很少有人买来吃怎么办？运营商的钱岂不是打水漂了？
3GPP里都是些什么人哪，都是业界的精英翘楚啊，人家早就想到这个问题了。所以，3GPP在制订5G的组网标准时，提供了非独立组网（NSA，Non-standalone）和独立组网（SA，Standalone）两种方式。所谓的非独立组网，就是在现有4G网络的基础上进行5G网络的部署，广域覆盖的问题仍旧由4G网络来负责，在有明确市场需求的区域逐步建设5G网络，逐渐投入建设资金。独立组网则是完全新建一个5G网络。
我们首先来探讨非独立组网，即NSA方式。
NSA标准于2017年12月冻结。为了适应不同的需要，3GPP为NSA组网方式提供了三套方案，即：选项3系列、选项4系列和选项7系列。

NSA组网之选项3系列

选项3系列的主要思想是：不建设5G核心网，只在有市场需求的地区建设5G基站，5G基站使用4G的核心网（EPC）。在有5G覆盖的地方，用户终端可以同时连接到4G和5G基站，通过“分流承载”功能，用户数据被分流到两个基站同时传输（当然，在没有5G覆盖的地方，用户就只能使用4G服务了）。对于语音业务，如果4G网络支持VoLTE，则语音业务由VoLTE来承载；如果4G网络不支持VoLTE，则语音业务回落至2/3G网络。
选项3系列的优势在于可以利用既有的4G网络，在热点地区快速部署5G基站。但是由于不建设5G核心网，只能面向eMBB（增强移动宽带）业务，不利于开展mMTC（海量大连接）和URLLC（低时延高可靠）业务。
选项3系列的具体实现方式有选项3、3a和3x三种。
选项3是以4G基站为主站，5G基站为从站。主站负责PDU（协议数据单元）编号、主从站之间的数据分流和聚合等功能。5G基站的用户面和控制面都锚定于4G基站，5G基站不直接与4G核心网通信，而是通过4G基站连接到4G核心网。

图1 选项3组网架构

选项3有一个最大的缺点，就是4G基站的负担过重，需要对它进行硬件升级，成为增强型4G基站。当然，这就增加了运营商的建设成本。因此，3GPP又推出了选项3a和3x。
在选项3a中，5G用户的数据流量不再通过4G基站进行分流和聚合，而是直接在5G基站与4G核心网之间进行传送。5G基站仅在控制面锚定4G基站。如图2所示。

图2 选项3a组网架构

选项3a中的4G基站不再需要硬件升级，但是它也有一个缺点，就是4G基站即使非常空闲，也丝毫不能分担5G基站的数据流量。
我们再来看选项3x。在该架构中，与选项3相同的是，5G基站的控制面依然锚定于4G基站，5G用户数据流量也被分流到4G和5G基站同时传输；与选项3不同的是，用户数据的分流和聚合功能不是由4G基站完成，而是由5G基站来完成，按其能力4G基站被分配传输一部分5G用户数据。

图3 选项3x组网架构

选项3x综合了选项3和选项3a的优点，避免了其缺点。因此，到目前为止，选项3x成为大部分运营商的选择。

NSA组网之选项4系列

在选项4系列中，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。其具体实现方式包括选项4和选项4a两种架构。
选项4：4G基站的用户面和控制面都通过5G基站与5G核心网连接。
选项4a：4G基站的控制面都通过5G基站与5G核心网连接，而用户面直接连接至5G核心网。

图4：选项4组网架构

图5：选项4a组网架构

选项4系列不仅可以开展eMBB（增强移动宽带）业务，还可以开展mMTC（海量大连接）和URLLC（低时延高可靠）业务。但是它需要一个全覆盖的5G网络，因而目前采用此方案的运营商较少。

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NSA组网之选项7系列

选项7系列包括选项7、7a、7x，其架构与选项3系列类似，只是由5G核心网代替了选项3系列中的4G核心网。

图6：选项7组网架构

图7：选项7a组网架构

图8：选项7x组网架构

选项7系列的优点在于避免了选项3系列中可能存在的4G核心网信令过载的问题。

接下来，我们再来探讨SA组网方式。

SA组网之选项2

SA标准于2018年6月冻结。SA组网方式有选项2和选项5两种。
选项2：完全新建5G核心网和5G基站。

图9：选项2组网架构

选项2的优点是能充分发挥5G网络高速率、高连接数、高可靠性、低时延等特点，可全面开展5G业务。缺点是需要大量的资金投入，建设周期长。

SA组网之选项5

选项5：新建5G核心网，升级4G基站为增强型，5G基站可逐步部署。

图10：选项5组网架构

选项5的优点是初期建设投资小，缺点是网络性能受到一定的限制。
以上就是5G网络的NSA及SA组网方式的概要。也许有人会问：为什么只有选项2、3、4、5、7，而没有选项1和6呢？其实，原本这个家族是有8个成员的，就是选项1到选项8。其中选项1是关于4G组网的，而选项6和8被3GPP的大咖们毙掉了，未能入选正式发布的版本。

运营商的选择及NSA向SA的演进

目前来看，国外运营商们大都选择了NSA的组网方式。比如韩国的三大运营商SKT、KT和LG U+，美国的Verizon，英国的EE（Everything Everywhere）。日本的5G网络尚未商用，但其运营商NTT DoCoMo和KDDI已经宣布将采用NSA方式组建早期的5G网络。
这些运营商们普遍认为5G业务不会在短时间内爆发式增长，4G和5G网络将长期共存，NSA建网方式将有利于保护4G投资，并避免不必要的5G超前投资。
当然，他们并不是打算永远采用NSA方式，而是随着技术的不断成熟和市场的培育发展，将来逐步过渡到SA方式。比如英国的EE公布了他们的5G进程计划：其中第一阶段是从2019年至2022年，采用NSA组网方式；2022年进入第二阶段，引进5G核心网；2023年进入第三阶段，实现网络切片等技术。
日本的乐天移动与上述运营商不同，他们选择了SA方式。其原因很简单，因为乐天移动是新晋运营商，没有4G网络，所以只能新建一张独立的5G网络。
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