5G即将到来，NSA与SA谁将成为主流？

今年6月，3GPP宣布5G独立组网（SA）标准正式冻结。我国5G建设到底采用最新冻结的SA架构，还是早在2017年12月就已冻结的非独立组网（NSA）架构，引发市场热议。

5G的网络架构包含有独立的SA和与4G网络相结合的NSA两种：

独立组网模式（SA）：指的是新建5G网络，包括新基站、回程链路以及核心网。SA引入了全新网元与接口的同时，还将大规模采用网络虚拟化、软件定义网络等新技术，并与5GNR结合，同时其协议开发、网络规划部署及互通互操作所面临的技术挑战将超越3G和4G系统。

非独立组网模式（NSA）：非独立组网指的是使用现有的4G基础设施，进行5G网络的部署。基于NSA架构的5G载波仅承载用户数据，其控制信令仍通过4G网络传输。

运营商可根据业务需求确定升级站点和区域，不一定需要完整的连片覆盖。

近来，关于国内5G建网是会采用独立组网模式（SA）还是非独立组网模式（NSA）引发了市场的热议。

1．1． NSA的优势在哪儿？

SA架构相比较而言更为简单，而NSA架构则略为复杂。相较SA，NSA的优势主要包括：

1）借助目前成熟的4G网络扩大5G 覆盖范围。由于手机终端发射功率有限，所以5G网络的覆盖范围主要受限于上行（即手机发送信号到基站），那么通过与4G联合组网的方式（NSA）可以实现5G单站覆盖范围的扩大；

2）NSA标准更早结束，产品更成熟。NSA相较SA标准更为提前，产品路标也相应的提早成熟。当前我国5G推进组也已经基本完成了NSA的大部分测试工作；

3）无需建设新的核心网。NSA组网下，5G基站将利用现有4G核心网，省去5G核心网络的建设。

1．2． 相较SA，NSA架构也有如下劣势

1）仍必须改动4G现网。如上所述，NSA是4G网络和5G网络融合的组网方式，所以势必涉及到对4G现网的升级改造（包括无线和核心网）；同时5G NR应用频段更高，覆盖范围更小，现有4G网络密度无法满足5G覆盖。

2）无法调整现有设备的供应商结构。NSA组网方式下，更加依托于原有的设备投入，采用NSA需要互操作的统一性，仍然需要采购原网厂商的设备，则运营商不能重新划分设备厂商的投资结构。

3）现网无法满足5G高可靠低时延要求。由于NSA无需建设5G新核心网，且NSA需借助4G无线空口（NSA无线锚点在4G），但现有的4G核心网架构和4G空口却无法满足5G对于时延和传输可靠性的要求。

1．3． NSA架构有助于快速建网，但较SA直接建网资本开支更高

连续覆盖的前提下，无论采用SA还是NSA密集城区场景所需5G基站数量相同。考虑到国内4G现网在密集城区的站间距已经在300米以内，通过对5G基站在密集城区室外场景的链路预算分析，我们认为在4G／5G基站共站址的基础上，SA网络架构方案即可实现5G的连续覆盖（NSA架构下，也需要5G和4G基站共站址）；

SA基站单站价格更有优势。由于NSA需要5G与4G同厂商，而SA则无此要求。因此NSA架构下，运营商在采购5G基站时的议价能力势必会减弱。

如果国内5G商用牌照提前发放，NSA或将成为部分运营商的先期建网选择，但最终还是会走向SA架构。一方面，NSA为运营商快速建网提供了现实选择（产品更成熟、无需改动核心网等优势），但由于支持增强URLLC的5G 3GPP R16版本将在2019年12月冻结，我们认为运营商未来如果要支持R16，则届时运营商会逐步选择SA架构进行组网，以便实现5G网络对诸如自动驾驶、工业互联、远程医疗等低延时高可靠的新应用的商用支持。

基于上述现实条件下，我们假设：1）相较SA架构5G基站，采用NSA架构建网方案的单站价格会贵30％－50％，再加上4G站的改造费用，预计在相同规模下，NSA架构的投资会比SA架构贵60％－80％；

2）考虑到国家较高的5G建网要求，如果运营商在2019年建网开始时选择NSA架构，预计在引入SA架构前会完成5G总建设规模的30％左右（2019－2020年），剩下的70％建设量将选择SA架构。

那么相较直接采用SA，采用先NSA后SA架构的建网方式，5G无线网络建设的总投资规模预计会增加18％～24％。（即：0．3×（1．6～1．8）＋0．7＝（1．18～1．24））。

结论：

1）选择NSA架构可以在初期帮助运营商实现更快速的5G建网，但后期为了实现连续覆盖和支持全部的5G场景，未来向SA的演进势在必行；

2）相比直接采用SA架构建网而言，采用先NSA后SA的方式建网更快但总的资本支出也会增加约18％－24％。

基于市场的争论，我们认为无论最终国内运营商采用何种网络架构，5G商用的步伐都不会放缓，建设和投资规模也不会缩水。下一步国内的工作重点将是5G频谱的划分，以求年内实现预商用。而2019年随着终端芯片的成熟和终端品类的推出，2020年国内5G将实现全面商用。首先，2020年实现商用的5G是“中国制造2025”蓝图中的重要一环。5G不单止是移动通信技术的增强，也是万物互联的时代，还包括mMTC（大规模物联网）和URLLC（低延迟通信）的应用场景。5G网络将是工业互联网、物联网、人工智能等领域的基础。其次，中国力量越来越强大，必将充分利用产业规模优势。中国通信产业链的参与企业数量越来越多，最初从几家核心设备商，到现在从运营商到终端数十家企业；中国企业在3GPP标准制定中的话语权已经非4G可比，在5G后续标准会议中将会充分利用产业规模的优势争取利益，不会因为贸易战的影响放弃发挥影响力的机会。按照我们推测，本次5GNR第一个标准冻结后，产业链推进速度将会大大提升。

1、主设备商：预计华为、中兴从标准冻结到试商用设备出炉约需要6～9个月时间，即明年Q1～Q2。华为、中兴作为第一梯队中国厂商会更早实现，预测爱立信、诺基亚则会稍晚于中国厂商。

2、终端厂家：上游芯片厂家研发周期也要9个月时间，预计到明年Q2～Q3成熟。芯片产品需要跟设备互通性测试。终端企业在芯片产品到手之后，需要一段时间调试，预计看到量产的智能手机要到明年Q4～2020年上半年。

3、CPE产品（用户驻地设备）：在明年Q3度可能会出现，但是在中国的普及率并不高，大众主要接受的还是智能机的设备

3．1 NSA架构下5G终端的特征：同时处理4G和5G网络数据

不同于SA架构下5G终端仅需要处理5G网络的数据，NSA架构下5G终端需要同时处理来自4G网络和5G网络的数据，因此支持NSA架构对于5G终端的设计来说势必会更为复杂。支持NSA架构5G网络的终端在设计上面临哪些挑战呢？

3．2 NSA架构下5G终端的优势：成熟更早且下行速率高

首先，我们来谈谈与SA架构相比，NSA架构下5G终端的优势：

1）因为NSA的标准更早冻结，因此支持NSA架构的芯片也会更早诞生，支持NSA架构的手机等终端也有望更早实现商用；

2）因为NSA架构下终端需要同时连接4G和5G网络，因此NSA相比SA可叠加4G网络的速率，因此在下行（基站到终端）速率上会更具优势。

3．3 NSA架构下5G终端的挑战：设计更复杂、器件成本提高、射频性能受影响

但同时，因为NSA架构下，5G终端需要同时接入4G网络，因此需要支持4G和5G网络的双连接，这势必会为5G终端带来新的挑战：

1）由于4G的商用频段众多（以国内为例，4G频段就包括800MHz、900MHz、1．8GHz、1．9GHz、2．1GHz、2．3GHz、2．6GHz等多个频段），因此除非采用定制化（即仅支持某一特定的4G频段），否则为了同时顾及到不同的4G频段，支持双连接的终端在射频的设计上会非常复杂；

2）为了同时满足终端的两路信号连接，需要引入双工器这一元器件（如上图中红圈所示），因此势必会带来成本的增加和性能的损失（双工器会带来性能的损失主要是因为多了一个器件势必会带来插入损耗，插入损耗则会影响到终端的发射功率，从而影响终端的覆盖性能）；

3）支持在多个频段上同时传输数据可能会引入交调和谐波干扰，从而影响到终端的性能（比如上下行速率和覆盖能力等）。

因此相比较于SA架构，支持NSA架构的5G终端虽然会更早成熟，下行速率也会更快，但在设计上更具挑战，在射频器件上的成本上也会更高，而性能上则会有所下降。