5g不仅可以应用于移动通信技术,也可以应用于物联网场景。当前,主要处于部署5g网络阶段,分为两个部分:核心网和基站。由于成本高昂且部署复杂,3gpp分为独立组网和非独立组网进行部署,共列举了8种不同的5g网络架构。
5g即第五代通信技术,相对于前四代通信技术,5g不仅应用于移动通信技术,也可应用于物联网,主要包括三大应用场景embb(enhanced mobile broadban,增强型移动宽带)、mmtc(massive machine type communications,大规模物联网)和urllc(ultra-reliable and low latency communications,超可靠,低延迟通信),其中mmtc又包括emtc(enhanced machine type communications,增强型物联网)和nb-iot(narrow band internet of things,窄带物联网)。
emtc和nb-iot两者同属3gpp标准内的lwpa(low power wide area,低功耗广域)技术,两者既相互竞争,又相互补充。两者的标准化进程、产业发展、现网应用等有很多相似之处,但同时两者在移动性、速率以及成本等有一些不同之处。若对语音、移动性、速率等有较高要求,则可选择emtc技术。若对这些要求不高,而对成本、覆盖等要求较高,则可选择nb-iot技术。
实现5g的应用,首先需要建设和部署5g网络,5g网络的部署主要需要两个部分:无线接入网(radio access network,ran)和核心网(core network)。无线接入网主要由基站组成,为用户提供无线接入功能。核心网则主要为用户提供互联网接入服务和相应的管理功能等。由于部署新的网络投资巨大且要分别部署这两部分,所以3gpp(3rd generation partnership project,一个标准化组织)分为了两种方式进行部署sa(standalone,独立组网)和nsa(non-standalone,非独立组网)。独立组网指的是新建一个现有的网络,包括新基站、回程链路以及核心网,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。
在2016年6月制定的标准中,3gpp共列举了option1、option2 、option 3/3a、option 4/4a、option 5、option 6、option 7/7a、option 8/8a等8种5g架构选项。其中,option1、option 2、option5和option 6属于独立组网方式,其余属于非独立组网方式。
在2017年3月发布的版本中,优选了(并同时增加了2个子选项3x和7x)option 2、option 3/3a/3x、option 4/4a、option 5、option 7/7a/7x等5种5g架构选项。独立组网方式还剩下option2和option 5两个选项。下边分别说明各个方式怎么进行网络部署。
option 1和option 2
选项1是4g网络目前的部署方式,由4g的核心网和基站组成。实线叫做用户面,代表传输的数据,虚线叫做控制面,代表传输管理和调度数据的命令。选项2属于5g独立组网,使用5g的基站和5g的核心网,服务质量更好,但成本也很高。
option 3
选项3主要使用的是4g的核心网络,分为主站和从站,与核心网进行控制面命令传输的基站为主站。由于传统的4g基站处理数据的能力有限,需要对基站进行硬件升级改造,变成增强型4g基站,该基站为主站,新部署的5g基站作为从站进行使用。
同时,由于部分4g基站时间较久,运营商不愿意花资金进行基站改造,所以就想了另外两种办法,选项3a和选项3x。选项3a就是5g的用户面数据直接传输到4g核心网。而选项3x是将用户面数据分为两个部分,将4g基站不能传输的部分数据使用5g基站进行传输,而剩下的数据仍然使用4g基站进行传输,两者的控制面命令仍然由4g基站进行传输。
option 4
选项4与选项3的不同之处就在于,选项4的4g基站和5g基站共用的是5g核心网,5g基站作为主站,4g基站作为从站。由于5g基站具有4g基站的功能,所以选项4中4g基站的用户面和控制面分别通过5g基站传输到5g核心网中,而选项4a中,4g基站的用户面直接连接到5g核心网,控制面仍然从5g基站传输到5g核心网。
option 5和option 6
选项5可以理解为先部署5g的核心网,并在5g核心网中实现4g核心网的功能,先使用增强型4g基站,随后再逐步部署5g基站。选项6是先部署5g基站,采用4g核心网。但此选项会限制5g系统的部分功能,如网络切片,所以选项6已经被舍弃。
option 7
选项7和选项3类似,的区别是将选项3中的4g核心网变成了5g核心网,传输方式是一样的。
option 8
选项8和8a使用的是4g核心网,运用5g基站将控制面命令和用户面数据传输至4g核心网中,由于需要对4g核心网进行升级改造,成本更高,改造更加复杂,所以这个选项在2017年3月发布的版本中被舍弃,这里不做更多的介绍。
2017年12月,5g的非独立组网(nsa)标准个版本正式冻结。2018年6月,5g的独立组网(na)已经实现了部分功能冻结,预计第三季度实现整体标准的冻结。然而,目前现存的版本更多的侧重于移动带宽和高可靠低时延应用,5g更多的应用场景和标准还未被定义出来,预计2019年底5g的标准会被全面制定出来。为了避免短期内的高投入,各运营商会根据自己的实际情况选择不同的部署方式。
(原标题:5g独立组网和非独立组网的8种方式,有什么不同?)
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