Термин 5G проник в нашу повседневную жизнь уже несколько лет назад, но Не все устройства 5G, которые мы видим на экранах мобильных телефонов, одинаковы и обладают одинаковыми возможностями.В технических терминах, таких как 5G NSA, 5G SA или DSS, легко запутаться, и в итоге многие пользователи не понимают, пользуются ли они «полноценным 5G» или своего рода улучшенной версией 4G.
Чтобы развеять путаницу, важно понимать, что стандарт 5G разрабатывался в несколько этапов, объединяя элементы сети 4G с новыми компонентами 5G. Ключ к успеху заключается в том, как организована основная сеть, антенны и ваше мобильное устройство для обеспечения более высоких скоростей, меньшей задержки и новых функций, таких как сегментирование сети и массовый Интернет вещей.Давайте спокойно и на примерах разберем, что такое 5G SA и 5G NSA, их реальные различия и каково наше положение в Испании и остальном мире.
Как определяется технология 5G: этапы, версии и типы сетей.
Организация 3GPP, отвечающая за стандартизацию мобильных сетей, решила, что переход к 5G не будет одновременным, а будет осуществляться в несколько этапов. Переход был разделён на первую фазу 5G, поддерживаемую 4G (5G NSA), и вторую фазу, полностью основанную на 5G (5G SA).определены в различных версиях их стандарта.
Так называемый стандарт 3GPP Release 15 — это то, что воплощает в жизнь режим 5G NSA (Non-Standalone), в котором Сеть основана на ядре 4G EPC, но с добавлением нового радиомодуля 5G NR. для увеличения пропускной способности и скорости. Другими словами, существующая инфраструктура 4G используется в полной мере, а блоки 5G добавляются там, где они наиболее необходимы.
Следующий важный этап наступает с выпуском версии 16, которая включает в себя модель 5G SA (автономная). В этом случае, Как радиочастотные, так и базовые сетевые компоненты на 100% соответствуют стандарту 5G: NR используется для доступа, а ядро сети 5G (5GC) — в самом её центре.Это позволит внедрить все передовые функции, запланированные для нового поколения.
Оба режима, NSA и SA, признаны 3GPP как подлинные сети 5G, но Самые революционные преимущества — минимальная задержка, расширенное сегментирование сети, крупномасштабный Интернет вещей и сверхнадежная связь — в полной мере раскрываются только с технологией 5G SA.Вот почему часто говорят, что NSA — это переходный этап, а SA — это «полностью завершенная» технология 5G.
Ключевые элементы мобильной сети: ядро, радиосеть и мобильная сеть.
Чтобы понять, почему существуют эти два типа 5G, нам нужно рассмотреть, из каких компонентов состоит современная мобильная сеть. В самом упрощенном виде мы имеем три элемента: ядро сети, антенную систему и пользовательские устройства..
Ядро сети — это мозг системы. В сетях 4G оно называется EPC (Evolved Packet Core), а в сетях 5G — 5GC. Их задача — определять, какие мобильные телефоны могут подключаться, устанавливать тарифы и ограничения скорости, управлять перемещением между антеннами, а также контролировать приоритет и качество каждого сеанса связи.В сетях 4G это ядро обычно работает на выделенном и централизованном оборудовании, тогда как в сетях 5G оно виртуализировано, распределено и готово к работе в облаке.
Антенная система называется RAN (Radio Access Network). В сетях 4G мы говорим о LTE, а в сетях 5G — о NR (New Radio). Антенны NR определяют способ модуляции сигнала, используемую полосу пропускания, частоту, распределение поднесущих, а также способы применения таких технологий, как Massive MIMO.Это позволяет передавать больше данных по воздуху, используя тот же объем спектра.
Третий элемент — это пользовательское оборудование (ПО). Сюда входят смартфоны, а также... Ноутбуки с 5G-модемами, подключенные к сети транспортные средства, промышленные датчики, роботы, бытовая техника или видеокамеры, подключающиеся напрямую к мобильной сети.Без устройства, совместимого с 5G, не имеет значения, развернул ли оператор лучшую в мире сеть.
Сочетание этих трех компонентов (ядро, сеть радиодоступа и устройства) и приводит к появлению различных возможных архитектур: Чистые сети 4G, смешанные сети 4G/5G NSA и сети 5G SA со всеми компонентами, уже входящими в состав нового поколения..
Что такое 5G NSA: первый шаг на основе 4G
5G NSA (Non-Standalone) — это архитектура, которую большинство операторов использовали для быстрого запуска 5G без необходимости одновременной перестройки всех своих сетей. Здесь ядро по-прежнему представляет собой 4G EPC, но в качестве дополнительного канала для передачи данных добавлен несущая 5G NR..
В этом сценарии мобильное устройство поддерживает основное соединение 4G (которое отвечает за плоскость управления, то есть за передачу сигналов и управление соединением), а Это добавляет дополнительную несущую 5G NR для пользовательского уровня, по которой передаются ваши данные из интернета, видео, онлайн-игр или приложений.Основной узел 4G по-прежнему контролирует ситуацию, но получает преимущества от дополнительной пропускной способности радиомодуля 5G.
Эта идея основана на уже существующей в LTE Advanced технологии: агрегации несущих (CA). В сетях 4G+ ваш мобильный телефон может объединять несколько LTE-операторов для увеличения пропускной способности; в сетях 5G NSA объединяются основной LTE-оператор и дополнительный NR-оператор.что увеличивает максимально доступную скорость при использовании широкополосных диапазонов, таких как 3,6-3,7 ГГц.
В условиях высокой нагрузки с технологией 5G NSA пользователи могут достичь скорости загрузки, близкой к 2 Гбит/с, снизить задержку примерно до 10 мс и получить... Более стабильное соединение даже во время движения или в людных местах.благодаря таким технологиям, как Massive MIMO, и использованию большего спектра.
В Испании первое развертывание 5G было осуществлено именно АНБ: компания Vodafone запустила свою сеть в диапазоне 3,7 ГГц в 2019 году. Это высокопроизводительный диапазон, но он хуже проникает в помещения и имеет меньшую дальность действия, чем более низкие диапазоны, такие как 700 МГц.Поэтому он специально разработан для городов и регионов с высоким спросом на данные.
Как взаимодействуют диапазоны частот: 3,7 ГГц и 700 МГц.
Для работы 5G недостаточно иметь новые антенны: необходим радиочастотный спектр. Как 5G NSA, так и 5G SA используют полосы частот, специально выделенные для этой технологии, но каждая полоса частот имеет свои недостатки..
На первом этапе развертывание осуществлялось преимущественно в диапазоне 3,5-3,7 ГГц, который обеспечивает ширину канала до 100 МГц. Чем шире канал, тем выше достигаемая скорость, но за счет меньшей зоны покрытия и худшего проникновения в здания.То же самое мы наблюдали в первых городских развертываниях Vodafone, Telefónica и других европейских операторов.
Диапазон 700 МГц, выделенный вместе со вторым пакетом цифровых дивидендов, является еще одним важным элементом 5G. Работа на более низких частотах позволяет расширить зону покрытия в сельской местности и улучшить качество сигнала внутри помещений.Хотя максимальная скорость на несущей частоте ниже, чем на частоте 3,5 ГГц, сочетание обеих полос (низкая для покрытия, высокая для пропускной способности) является идеальным рецептом для сбалансированной сети 5G.
Испанские операторы участвуют в аукционах по распределению этих частот, используя различные стратегические приемы. Telefónica, Vodafone и Orange подали заявки на использование полосы частот 700 МГц, практически вынужденные сделать это, чтобы не отстать в будущем развертывании сети в Южной Африке.Тем временем компания MásMóvil оказалась в ситуации, когда ей приходится решать, вкладывать ли значительные средства или продолжать зависеть от оптовых соглашений с третьими сторонами, как это уже происходит в случае с 4G.
Без этих низких частот оператору, имеющему собственную сеть, было бы очень сложно предложить действительно конкурентоспособное покрытие 5G, и он был бы вынужден... Заключайте соглашения о доступе с другими компаниями для гарантированного предоставления услуг по всей стране.с учетом преимуществ и ограничений, которые это влечет за собой с точки зрения затрат и контроля.
Что такое 5G SA: автономный и «полноценный» 5G
5G SA (Standalone) — это следующий логический шаг: Сеть, в которой как ядро, так и радиомодуль полностью соответствуют стандарту 5G и вообще не зависят от 4G.В данном случае отпадает необходимость в поддержании LTE-оператора в качестве якоря, и мобильный телефон может подключаться только к NR-операторам, даже добавляя одновременно несколько диапазонов 5G.
В 5G SA ядро 5GC берет на себя полный контроль над сетью. Это ядро является облачно-ориентированным, основано на виртуализации и контейнерах, может быть развернуто распределенным образом вблизи антенн (периферийные вычисления) и масштабироваться в соответствии с потребностями.Это позволяет добиться еще меньшей задержки и разместить вычислительные ресурсы ближе к пользователю.
Одним из главных преимуществ 5G SA является сегментирование сети. Благодаря этой технологии на одной и той же физической инфраструктуре можно создать несколько независимых виртуальных сетей, каждая из которых будет иметь гарантированную пропускную способность, задержку, приоритет и уровень надежности.Иными словами, мы можем зарезервировать эксклюзивные «части» сети для конкретных клиентов или услуг.
Это имеет ключевое значение для таких сценариев использования, как подключенные транспортные средства, чрезвычайные ситуации, промышленная автоматизация или здравоохранение в режиме реального времени. Представьте себе беспилотный автомобиль, которому необходимы минимальная задержка и сверхвысокая надежность, или камеру, которая транслирует видео в формате 4K в режиме реального времени с завода.Каждый пользователь может выбрать свой собственный «срез», оптимизированный под его потребности, без пересечения с другими пользователями.
Технология 5G SA также многократно увеличивает возможности для массового интернета вещей (mMTC). Сеть способна поддерживать гораздо более высокую плотность подключенных устройств на небольшой территории, что имеет решающее значение для умных городов, насыщенных датчиками, гиперавтоматизированных производственных предприятий или сетей подключенных бытовых счетчиков и устройств..
Кроме того, благодаря возможности размещения частей ядра вблизи антенн с использованием граничных вычислений, Сокращается время передачи данных в обоих направлениях, что позволяет использовать такие приложения, как дистанционная хирургия, управление роботами в режиме реального времени или дополненная реальность без укачивания.Всё это практически невозможно при задержке, присущей традиционным сетям 4G.
Практические различия между 5G SA и 5G NSA
В конечном счете, для обычного пользователя может показаться, что «5G — это просто 5G», и ничего больше. Но На уровне инфраструктуры и возможностей разница между SA и NSA существенна.как для операторов, так и для компаний, желающих внедрить передовые сервисы.
В 5G NSA, как мы уже видели, Сеть основана на ядре 4G EPC и добавляет NR в качестве канала передачи данных, что влечет за собой некоторую задержку, ограничения в сегментации сети и менее гибкую архитектуру.Это очень полезное улучшение скорости и пропускной способности, но есть возможности для совершенствования в плане критически важных приложений и тонкой настройки качества обслуживания.
В 5G SA, с другой стороны, ядро 5GC позволяет в полной мере использовать такие функции, как URLLC (сверхнадежная связь с низкой задержкой) или mMTC. Низкая задержка — это уже не просто лабораторные данные; она становится гарантированным показателем для определенных сервисов.Это крайне важно для беспилотных автомобилей, передовой автоматизации или требовательных облачных игр.
Масштабируемость также сильно меняется. Благодаря архитектуре SA, ориентированной на облачные технологии, оператор может легко масштабировать сетевые функции, развертывать новые сервисы в определенных областях и динамически корректировать ресурсы.В АНБ, где используется сеть EPC 4G, такая гибкость ограничена, и приходится больше думать об аппаратных обновлениях и фиксированных конфигурациях.
По всем этим причинам 5G NSA часто рассматривается как очень полезная переходная технология, позволяющая быстро начать обеспечивать повышение скорости и пропускной способности, но Конечная цель операторов — поэтапный переход на 5G SA для использования всех возможностей пятого поколения..
Совместимость мобильных устройств и переход между NSA и SA.
Для использования любого из этих режимов 5G необходимо выполнить три основных требования: Тариф и оператор, предлагающие 5G, реальное покрытие 5G в этом районе и 5G совместимое устройствоПока ничего удивительного, но с появлением SA и NSA добавляется еще один уровень сложности.
Операторы предприняли усилия для того, чтобы изменение между NSA и SA было незаметным для пользователя. Когда придёт время, телефон подключится к той или иной архитектуре в зависимости от того, какая доступна, без каких-либо дополнительных действий с вашей стороны.Но это будет возможно только в том случае, если модем телефона поддерживает оба режима.
На заре развития 5G многие смартфоны были совместимы только с NSA. Некоторые ранние модели с модемами, такими как Qualcomm X50 или некоторыми моделями Exynos 5G, с трудом работали с неавтономными сетями.Это означает, что они не смогут воспользоваться преимуществами 5G SA, если оператор активирует его в их городе.
Другие устройства, например, те, в которых используются модемы нового поколения (например, Qualcomm X55 и более поздние модели, многие современные чипы MediaTek или Huawei Balong 5000), Да, они обеспечивают совместимость с сетями NSA и SA, гарантируя, что они останутся актуальными по мере перехода сети на автономную сеть 5G.При покупке мобильного телефона с поддержкой 5G эта деталь определяет разницу между «недоработанным» телефоном с поддержкой 5G и телефоном, который будет актуален в будущем.
Кроме того, в некоторых коммерческих проектах по развертыванию SA, таких как те, которые некоторые испанские операторы называют 5G+, Вам потребуется обновленная SIM-карта, совместимая с новыми функциями безопасности и аутентификации ядра 5GC.Одного и того же чипа, который вы используете годами, не всегда достаточно, чтобы в полной мере воспользоваться потенциалом автономной сети 5G.
Что такое 5G DSS и почему она по-прежнему важна?
Ещё один термин, который часто встречается наряду с SA и NSA, — это DSS (Dynamic Spectrum Sharing — динамическое совместное использование спектра). Это технология, позволяющая динамически совместно использовать один и тот же частотный диапазон между сетями 4G и 5G NR.в зависимости от спроса, переключение между обеими технологиями происходит тысячи раз в секунду.
Благодаря оборудованию программно-определяемого радио (SDR), установленному во многих современных антеннах 4G, Операторы могут обновлять свои базовые станции с помощью программного обеспечения, чтобы они могли передавать сигналы LTE и NR по одной и той же несущей частоте.без необходимости физической замены всего оборудования одновременно.
DSS очень полезен для начала перехода на 5G, не оставляя пользователей 4G в этом диапазоне без доступа к сети. Пока существуют старые модели мобильных телефонов, поддерживающие только LTE, сеть может продолжать обслуживать и их, одновременно предоставляя услуги устройствам 5G, использующим ту же частоту.Однако за это приходится платить: при сочетании обеих технологий теряется часть эффективности, а доступная практическая пропускная способность сокращается.
На практике, при подключении к сети 5G NSA с поддержкой DSS, ваш мобильный телефон одновременно использует сигнал 4G LTE (для управления) и сигнал 5G NR (для передачи данных) в одном и том же диапазоне частот. В данном случае несущий сигнал NR обычно ограничен исходной полосой пропускания 4G, а часть спектра используется для управления DSS.Поэтому улучшение скорости может быть незначительным или даже отсутствовать по сравнению с хорошим 4G-соединением.
Несмотря на свои ограничения, технология DSS позволила таким операторам, как Telefónica или Orange, быстро расширить зону покрытия «5G», искусственно завышая карту районов с 5G, хотя практическое улучшение незначительно. И, скорее всего, DSS останется с нами на долгие годы, даже когда 5G SA получит более широкое распространение.для продолжения поддержки терминалов предыдущего поколения на определенных диапазонах частот.
Развертывание сетей 5G NSA и SA в Испании и по всему миру.
В Испании первой коммерческой сетью 5G стала NSA, запущенная компанией Vodafone в 2019 году, с первоначальным покрытием в нескольких крупных городах и приоритетным использованием диапазона 3,7 ГГц. Позже к ним присоединились Telefónica и Orange, которые в значительной степени полагались на DSS для быстрого расширения зоны покрытия «5G» без полной замены инфраструктуры.В то время как MásMóvil продвигался более осторожно.
На коммерческом уровне дискурс операторов несколько отличается. Компания Orange, например, выразила поддержку идее дождаться подтверждения соответствия стандартам 5G SA, прежде чем обсуждать полномасштабное развертывание.Компания запустила свою услугу 5G+ (на базе SA) сначала в таких городах, как Мадрид, Барселона, Валенсия или Севилья, планируя при этом расширение на остальную часть страны.
Компания Movistar объявила о планах... завершить развертывание своей базовой сети 5G SA в ближайшем будущем.Компания Vodafone определила даты запуска собственной автономной сети. Во всех случаях предполагается некоторое время сосуществовать с сетями NSA и SA, постепенно переводя услуги и клиентов на более совершенную архитектуру.
В остальном мире ситуация аналогична: первые развертывания почти всегда основывались на технологии 5G NSA. Швейцария, Финляндия, Великобритания, Южная Корея, США, Уругвай и Южная Африка запустили сети 5G поверх сетей 4G, добавив технологию NR для увеличения пропускной способности и скорости.При этом по мере развития стандарта 5GC планируется второй этап развертывания SA.
Южная Корея — один из наиболее ярких примеров: там такие операторы, как SK Telecom, KT Corporation или LG U+, развернули десятки тысяч базовых станций 5G, значительная часть которых работает в диапазоне 3,5 ГГц. В крупных корейских городах плотность антенн огромна, что обеспечивает очень высокие скорости и стабильное качество связи для пользователей.хотя путь к созданию масштабной системы SA продолжается.
Европа также добивается прогресса: Такие страны, как Германия и Франция, уже провели аукционы по продаже частотного спектра для 5G и работают над сетями, которые объединяют NSA, DSS и, постепенно, SA.Ситуация весьма неоднородна, но тенденция очевидна: сначала используется весь потенциал существующей инфраструктуры (4G + NSA), а затем совершается полный переход к автономной сети 5G.
Один из примечательных аспектов испанского случая заключается в том, что в некоторых релизах... Внедрение 5G не привело к увеличению стоимости тарифа, в то время как на других европейских рынках за услугу 5G взималась ежемесячная плата.Это позволило многим пользователям без особых раздумий перейти на новое поколение, даже если они еще не видят всех его преимуществ.
Какие улучшения вы заметите и что будет дальше?
В современных сетях 5G NSA наиболее очевидным улучшением для пользователя является увеличение скорости загрузки, особенно при использовании диапазонов с большим количеством спектра, выделенного для 5G. Незначительное снижение задержки и повышение стабильности также достигаются при высокой нагрузке на сеть.Это заметно при потоковой передаче видео, загрузке больших файлов или онлайн-играх.
Однако в повседневном использовании, и хотя приложения пока еще не в полной мере используют новые возможности, Пользовательский опыт может быть весьма схожим с тем, что достигается при хорошем соединении 4G+.Это привело к тому, что у многих пользователей на значке мобильного телефона отображается 5G, но они не ощущают такого резкого скачка, как при переходе с 3G на 4G.
По мере более широкого распространения технологии 5G SA мы начнем наблюдать больше различий. Помимо более высокой скорости загрузки, меньшей задержки и лучшей энергоэффективности мобильных устройств, будут развернуты сервисы, которые зависят именно от этих характеристик.: подключенные транспортные средства с критически важными средствами связи, дистанционно управляемые промышленные роботы, дополненная реальность в реальном времени или частные сети 5G для предприятий и заводов.
Сама конструкция сети 5GC, распределенной на периферии сети, позволит приблизить вычислительные сервисы к пользователю. Это открывает двери для таких возможностей, как облачные игры с минимальным временем отклика или приложения виртуальной реальности для совместной работы.где игровой или контентный сервер находится практически "за углом" с точки зрения сети.
Вся эта вселенная приложений будет появляться постепенно, а пока... Сети 5G будут продолжать сосуществовать с сетями 4G, опираясь на NSA, DSS и соглашения между операторами о совместном использовании инфраструктуры и затрат.Переход не происходит за один день, но направление уже определено.
Понимание того, что такое 5G SA и 5G NSA, как они зависят от ядра сети и радиочастотного интерфейса, роль таких диапазонов, как 700 и 3,7 ГГц, и почему сегментирование сети и массовый Интернет вещей зависят от автономной сети 5G, помогает разобраться во всех этих аббревиатурах. В конечном итоге, то, что мы сегодня видим как новый значок на индикаторе сигнала, — это лишь верхушка айсберга гораздо более крупной сети. глубокая трансформация мобильных сетей, последствия чего будут постепенно проявляться в ближайшие годы.
