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跟着小猪站长来学习5G、SA和NSA到底有啥区别?

xinteacher 发表于 2019-06-24 23:09

与4G不同,5G时代有两种网络选择,NSA和SA。这使得整个电信行业似乎突然有了两个女朋友。我们被卷入其中,为此而受苦。应该选择谁?但选择女朋友从来就不是我们技术家庭的强项。这只是一个指标分析,所以我们今天只做指标分析NSA和SA有什么不同?

与4G不同,5G时代有两种网络选择,NSA和SA。这使得整个电信行业似乎突然有了两个女朋友。我们被卷入其中,为此而受苦。应该选择谁?

但选择女朋友从来就不是我们技术家庭的强项。这只是一个指标分析,所以我们今天只做指标分析。

NSA和SA有什么不同?

乍一看,NSA(选项3x)和SA(选项2)实际上就像是三轮摩托车和两轮摩托车之间的区别。

NSA采用双连,5G NR控制平面锚定4G LTE,并采用老的4G核心网络EPC。5G NR直接接入5G核心网络(NG core),它不再依赖4G,是一个完整的独立的5G网络。

与上述架构相比,NSA和SA主要有三个不同之处:


1) NSA没有5G核心网络,SA有5G核心网络。这是一个关键的区别。

2)在NSA网络下,5G和4G在接入网层面互联,互联复杂。在SA网络下,5G网络独立于4G网络,5G和4G只在核心网络层面互联,互联简单。

3) NSA网络下终端双连LTE和NR两种无线接入技术;在SA网络中,终端只与NR 1无线接入技术相连。


简单地说,与SA相比,NSA缺乏一个新的大脑(5G核心网络),5G- 4g互联还存在一些问题。

看似简单的架构差异,其背后会涉及到一大堆性能指标,这些指标主要包括网络时延、上游带宽、网络灵活性和敏捷性以及服务可靠性。让我们来谈谈这些性能差异。

让我们来谈谈这些性能差异。


核心网络


国安局缺乏新大脑

NSA和SA的关键区别在于是否存在5G核心网络。5G核心网和4G核心网有什么区别?


与2/3/4G相比,5G核心网络是基于云原生和SBA服务架构的颠覆性设计,实现了“网络切片”的敏捷高效创建。不同的切片响应不同行业中不同的5G用例。帮助运营商从2C市场拓展到2B市场,寻找新的商业模式和收入增长点。

网络分割通过灵活的网络资源组合,保证了不同行业5G用例的不同QoS,可以大大提高网络服务质量,降低部署成本。

5G核心网络的用户平面和控制平面完全分离,使得UPF(用户平面功能)能够实现下沉和分布式部署。其次,UPF与MEC(多址边缘计算)完美集成,分布在网络接入端、局域端、收敛端和核心端。

分布式UPF值/ MEC意味着内容和服务将进入移动内部网从互联网,让它更接近用户,从而减少网络传输延迟和减少核心网络的负担和骨干传输网络,使工业自动化、低延迟、高带宽等5 g应用远程控制和AR /虚拟现实。

运营商将基于网络切片和MEC向2B市场扩张。可以说这是5G最大的价值。虽然5G网络能力将带动VR、云游戏等2C市场的新业务,但随着过去几十年移动通信的快速发展,人们的联系已经饱和,仅2C市场的商业模式是不够的。运营商迫切需要重点发展2B市场,开发VR/AR、智能交通、智能安全、智能电网、工业自动化等广泛的行业应用。

此外,在安全架构上,5G核心网络强于4G EPC,加密算法更强,隐私加密更安全,互联网接入更安全,用户数据更安全,可以充分实现网络安全保护。

然而,在NSA网络下,由于没有5G核心网络,既不能很好地支持网络切片,也不能很好地支持MEC。因此,在网络延迟、服务部署敏捷性和服务可靠性方面,以及在支持5G新用例方面,都有很大的折扣。

如上所述,在NSA网络下,5G和4G在接入网级进行通信,互联更加复杂。

首先,互连的复杂性会影响空中接口的延迟。在控制平面延迟上,NR固定在NSA网络下的LTE控制平面上。因此,控制平面延迟与4G基本相同。在用户飞机延迟上,如果将LTE和NR数据流聚合,用户飞机延迟限制在4G。

其次,互连复杂性会影响切换延迟。在NSA网络下,由于5G NR是固定在4G LTE上的,如果在NR和NR之间切换时发生LTE锚固变化,需要多个步骤完成,耗时较长。

如图所示,当NR和NR切换时,首先删除源子载波,释放源NR资源,然后进行LTE和LTE之间的切换,然后添加目标子载波,重新分配目标NR资源。整个过程至少需要150毫秒。

但是在SA网络下,NR到NR的切换是独立于LTE切换的,频率内切换延迟仅为40ms左右,频率间切换延迟仅为60ms。SA与NSA之间的切换相当于NR-LTE不同的系统切换,延迟仅为70 ms左右。

在NSA网络中,终端天线与LTE和NR双重连接,而在SA网络中,终端天线只与NR的一种无线接入技术连接。如果终端配置为两个天线,一个天线连接到NR,一个天线连接到NSA网络下的LTE。在SA网络中,两个天线都连接到NR。

增加天线数量是提高无线网络速度的主要途径之一。这意味着同一终端在SA网络下的上行速率要比NSA网络下的上行速率大得多,理论上是后者的两倍。

在NSA网络下,这些性能缺陷将限制5G用例,并直接影响运营商向新业务的拓展。

5G大带宽、低延迟、多连接网络能力,加上网络切片和MEC技术,将使创新应用在整个行业,但由于NSA在5G核心网络、上游带宽、延迟等方面的能力有限。这导致了许多5G应用创新被阻止。

让我们举几个例子。


5G医疗急救车


5G医疗救护车利用超高清视频将患者生命体征信息实时传回应急指挥中心,实现远程支持,推进应急救治线。这就要求5G网络确保连续的上行和下行带宽。

然而,救护车开得很快。如果使用NSA网络,细胞间切换延迟大于120ms,会导致视频传输出现卡屏现象,影响急救效率。在SA网络下,系统切换延迟小于40ms。该视频是连续不知情的。


HD /虚拟现实生活


5G将史无前例地提高网络上行速率,从而改变超高清视频媒体的制作和传输过程,引发新一轮视频内容革命。比如VR直播,通过各种摄像头捕捉高清视频,并通过大宽带、低延时的5G网络实时传输,让用户自由选择不同的位置、不同的角度身临其境的观看。

然而,在NSA网络下,由于终端天线的双连通性会降低上行峰值带宽,这一创新应用将受到限制。

以2万平方米的高尔夫球场为例。每台4K相机需要50米带宽上传。如果使用NSA网络,单细胞峰值带宽小于200M,只能支持4台4K摄像机回程。如果使用SA网络,单个小区的峰值带宽大于480M,相当于支持10台4K摄像机回程。


云虚拟现实


VR是5G的关键应用,但端到端时延小于50ms(包括网络时延和设备处理时延)才能实现终极体验。网络端到端时延要求小于20ms。

在NSA网络下,NR基站+ EPC,没有5G核心网络和MEC支持,端到端时延超过30ms,无法支持CG游戏、VR建模设计等CG类服务,而在SA网络下,终端时延能量小于15ms。


智能电网


智能电网中的差动保护和精确的负控制场景需要超可靠、超低延迟的uRLLC切片,需要端到端通信延迟小于15ms,保证了SLAs。

NSA不支持网络切片,也不支持MEC。端到端时延大于30ms,无法支持智能电网服务。SA网络的端到端时延小于15ms。


远程控制


在一些特殊的场景中,如无人值守的矿山和港口,为了规避安全风险,提高效率,可以利用5G大带宽、低延迟、高可靠性,通过全景高清摄像机将360度全景视频传输回远程控制。最后,对车辆和机械设备进行实时、准确的遥控。

在NSA网络上,由于上游带宽不足和网络延迟,这些应用程序场景的部署也受到限制。


智能制造


对于第四次工业革命,5G NR、网络切片和MEC是三大关键驱动技术。

5G NR新无线将取代车间内的有线连接,实现工厂的灵活性、自动化和AR维护的运维;网络切片可以保证濒危的工业QoS需求端到端,可以隔离工业领域的不同服务需求;MEC不仅降低了网络延迟和负载,还与本地的无云数据(如工厂数据和ERP系统)集成,允许数据在本地存储和处理,而无需发送到云以确保数据安全和隐私。

但是,在NSA网络下,不支持网络切片和MEC分布式部署。端到端延迟大于30 ms,无法扩展智能制造等相关服务。

综上所述,在5G时代,有必要扩展行业应用,需要更多的上行带宽来支持视频回程。它要求较低的延迟,以支持及时的远程控制。MEC需要在不退出的情况下支持用户数据。为了保证网络质量和支持数据隔离,需要对网络进行切片。较低的单元切换延迟是必要的,以确保没有感知到视频中断,并且NSA网络在网络功能上没有得到足够的支持。

简单地说,5G的发展目标是“1+3”:1,这是一个能够实现网络切片的5G核心网络,最终实现一个云范围的网络;3、是eMBB、uRLLC和mMTC的三大应用场景。在5G时代,运营商将以“1+3”为发展主轴,从2C市场向2B市场拓展,最终实现物联网和全行业数字化转型。

但是,NSA网络中没有“1”,“3”应用程序场景也不完整。主要依靠4G生态规模继续拓展eMBB业务。其网络能力不足以支持整个行业的5G应用。因此,从长远来看,SA是5G的必然选择。


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