Терминът 5G се е промъкнал в ежедневието ни от няколко години, но... Не всички 5G мрежи, които виждаме на екрана на мобилните устройства, са еднакви или предлагат едни и същи възможности.С технически термини като 5G NSA, 5G SA или DSS е лесно да се объркате и в крайна сметка много потребители не са сигурни дали се наслаждават на „пълноценен 5G“ или на някакъв вид подобрен 4G.
За да се изясни объркването, е важно да се разбере, че 5G стандартът е проектиран на няколко фази, комбинирайки елементи от 4G мрежата с новите 5G компоненти. Ключът се крие в това как основната мрежа, антените и вашето мобилно устройство са организирани, за да осигурят по-високи скорости, по-ниска латентност и нови функции като мрежово сегментиране и масивен Интернет на нещата (IoT).Нека разгледаме, спокойно и с примери, какво представляват 5G SA и 5G NSA, какви са реалните им разлики и къде се намираме в Испания и останалата част от света.
Как е дефинирано 5G: фази, версии и типове мрежи
Организацията 3GPP, отговорна за стандартизацията на мобилните мрежи, реши, че преминаването към 5G няма да бъде наведнъж, а на няколко етапа. Той раздели прехода на първа фаза на 5G, поддържана от 4G (5G NSA), и втора фаза с чисто 5G от началото до края (5G SA)., дефинирани в различни издания на техния стандарт.
Така наречената 3GPP версия 15 е това, което вдъхва живот на 5G NSA (нестандартен режим), режим, в който Мрежата разчита на 4G EPC ядрото, но добавя ново 5G NR радио за увеличаване на капацитета и скоростта. С други думи, съществуващата 4G инфраструктура се използва с пълния си потенциал, добавяйки 5G блокове там, където са най-необходими.
Следващият важен етап идва с Версия 16, която включва 5G SA (самостоятелен) модел. В този случай, Както радио, така и основният мрежов компонент са 100% 5G: NR се използва за достъп, а 5G Core (5GC) се използва в сърцето на мрежата.Това позволява внедряването на всички усъвършенствани функции, планирани за новото поколение.
И двата режима, NSA и SA, се разпознават от 3GPP като истински 5G, но Най-революционните предимства – минимална латентност, усъвършенствано мрежово сегментиране, мащабен интернет на нещата и ултранадеждни комуникации – се отключват напълно само с 5G SA.Ето защо често се казва, че NSA е преходна фаза, а SA е „пълният“ 5G.
Ключови елементи на мобилната мрежа: основна, радио и мобилна
За да разберем защо съществуват тези два вида 5G, трябва да видим от какви части се състои една съвременна мобилна мрежа. На много опростено ниво имаме три елемента: мрежовото ядро, антенната система и потребителските устройства..
Мрежовото ядро е мозъкът на системата. В 4G то се нарича EPC (Evolved Packet Core), а в 5G - 5GC. Тяхната работа е да решават кои мобилни телефони могат да се свързват, да прилагат тарифи и ограничения на скоростта, да управляват мобилността между антените и да контролират приоритета и качеството на всяка комуникация.В 4G това ядро обикновено работи на специализиран и централизиран хардуер, докато в 5G то е виртуализирано, разпределено и готово за работа в облака.
Антенната система е така наречената RAN (Радио мрежа за достъп). В 4G говорим за LTE, а в 5G за NR (Ново радио). NR антените определят как се модулира сигналът, каква честотна лента се използва, каква честота, как се разпределят подносещите честоти или как се прилагат техники като Massive MIMO.Това позволява предаването на повече данни по въздух със същото количество спектър.
Третият елемент е потребителското оборудване (UE). Това включва смартфони, но също така... Лаптопи с 5G модеми, свързани превозни средства, промишлени сензори, роботи, домакински уреди или видеокамери, които се свързват директно с мобилната мрежаБез 5G-съвместимо устройство, няма значение дали операторът е разгърнал най-добрата мрежа в света.
Комбинацията от тези три части (ядро, RAN и устройства) е това, което води до различните възможни архитектури: чисти 4G мрежи, смесени 4G/5G NSA мрежи и 5G SA мрежи с всички компоненти, вече налични в новото поколение.
Какво е 5G NSA: първата стъпка, изградена върху 4G
5G NSA (нестандартна) е архитектурата, която повечето оператори използват, за да стартират 5G бързо и без да е необходимо да преустройват всичките си мрежи наведнъж. Тук ядрото остава 4G EPC, но е добавен 5G NR носител като допълнителен канал за трафик на данни..
В този сценарий мобилният телефон поддържа основна 4G връзка (която управлява контролната равнина, т.е. сигнализацията и управлението на връзката) и Той добавя допълнителен 5G NR носител за потребителската равнина, където пътуват вашите интернет, видео, онлайн игри или данни за приложения.4G ядрото остава доминиращо, но се възползва от допълнителния капацитет на 5G радиото.
Тази идея се основава на нещо, което вече съществуваше в LTE Advanced: агрегиране на носещи честоти (CA). В 4G+ мобилният ви телефон може да комбинира няколко LTE оператора, за да увеличи капацитета си; с 5G NSA се комбинират основен LTE оператор и вторичен NR оператор., което увеличава максималната налична скорост при използване на широколентови честоти като 3,6-3,7 GHz.
С 5G NSA, при добри условия, потребителите могат да постигнат скорости на изтегляне близо до 2 Gbps, да намалят латентността до около 10 ms и да получат... По-стабилна връзка дори при движение или в претъпкани местаблагодарение на технологии като Massive MIMO и използването на по-голям спектър.
В Испания първото внедряване на 5G беше именно от NSA: Vodafone пусна мрежата си в честотната лента 3,7 GHz през 2019 г. Това е висококапацитетна лента, но има по-лошо проникване на закрито и по-къс обхват от по-ниските ленти, като например 700 MHz.Следователно, той е специално проектиран за градове и райони с високо търсене на данни.
Как спектърът се съчетава: честотни ленти 3,7 GHz и 700 MHz
За да работи 5G, не е достатъчно да има нови антени: необходим е радиочестотен спектър. Както 5G NSA, така и 5G SA използват честотни ленти, специално разпределени за тази технология, но всяка честотна лента има своите компромиси..
В първата фаза внедряванията са разчитали главно на честотната лента 3,5-3,7 GHz, която предлага ширина на канала до 100 MHz. Колкото по-широк е каналът, толкова по-висока е суровата скорост, която може да се постигне, но за сметка на по-кратко покритие и по-лошо проникване в сградите., нещо, което видяхме при първите градски внедрявания на Vodafone, Telefónica или други европейски оператори.
700 MHz честотна лента, освободена с втория дигитален дивидент, е другият основен стълб на 5G. Работейки на по-ниски честоти, той позволява разширено покритие в селските райони и подобрена сила на сигнала в помещения.Въпреки че максималните скорости на оператор са по-ниски, отколкото при 3,5 GHz, комбинацията от двете ленти (ниска за покритие, висока за капацитет) е идеалната рецепта за балансирана 5G мрежа.
Испанските оператори участват в търгове за разделяне на тези честоти, като предприемат различни стратегически ходове. Telefónica, Vodafone и Orange са подали заявки за 700 MHz, почти принудени да го направят, за да не изостанат при бъдещото внедряване на SA.Междувременно MásMóvil се озова в позиция да реши дали да инвестира сериозно или да продължи да разчита на споразумения за търговия на едро с трети страни, както вече прави в 4G.
Без тези ниски честоти, оператор със собствена мрежа би се сблъскал с много трудности да предложи наистина конкурентно 5G покритие и би бил принуден да... Подпишете споразумения за достъп с други компании, за да гарантирате обслужване в цялата страна, с предимствата и ограниченията, които това води до себе си по отношение на разходите и контрола.
Какво е 5G SA: автономно и „пълноценно“ 5G
5G SA (Самостоятелно) е следващата логична стъпка: мрежа, в която както ядрото, така и радиото са изцяло 5G и изобщо не зависят от 4GТук необходимостта от поддържане на LTE оператор като котва изчезва и мобилният телефон може да се свързва само с NR оператори, дори добавяйки няколко 5G ленти едновременно.
В 5G SA, 5GC ядрото поема пълен контрол над мрежата. Това ядро е облачно-ориентирано, базирано на виртуализация и контейнери, може да бъде разположено разпределено близо до антените (edge computing) и мащабируемо според търсенето.Това позволява още по-ниска латентност и изчислителни ресурси по-близо до потребителя.
Едно от големите предимства на 5G SA е мрежовото сегментиране (slicing). Благодарение на тази техника, на една и съща физическа инфраструктура могат да бъдат създадени множество независими виртуални мрежи, всяка със собствена гарантирана честотна лента, латентност, приоритет и ниво на надеждност.С други думи, можем да резервираме ексклузивни „парчета“ от мрежата за конкретни клиенти или услуги.
Това е ключово за случаи на употреба като свързани превозни средства, спешни случаи, индустриална автоматизация или здравеопазване в реално време. Представете си самоуправляваща се кола, която се нуждае от минимална латентност и ултра надеждност, или камера, която предава 4K видео на живо от фабрикаВсеки потребител може да премине към различен „срез“, оптимизиран за неговите нужди, без да се припокрива с други потребители.
5G SA също така умножава капацитета за масивен IoT (mMTC). Мрежата може да поддържа много по-висока плътност на свързани устройства в малка площ, което е от решаващо значение за интелигентните градове, пълни със сензори, хиперавтоматизирани производствени предприятия или мрежи от свързани домакински измервателни уреди и устройства..
Освен това, чрез възможността да се поставят части от ядрото близо до антените, използвайки периферни изчисления, Времето за двупосочно предаване на данни е намалено, което позволява приложения като дистанционна хирургия, управление на роботи в реално време или преживявания с добавена реалност без морска болест.Всичко това е практически невъзможно с латентността, наследена от традиционната 4G мрежа.
Практически разлики между 5G SA и 5G NSA
Когато става въпрос за това, за обикновения потребител може да изглежда, че „5G си е 5G“ и малко повече. Но На ниво инфраструктура и възможности, разликата между SA и NSA е съществена., както за оператори, така и за компании, които искат да създадат разширени услуги.
В 5G NSA, както видяхме, Мрежата разчита на 4G EPC ядрото и добавя NR като канал за данни, като по този начин наследява известна латентност, ограничения в сегментирането на мрежата и по-малко гъвкава архитектура.Това е много полезно подобрение по отношение на скоростта и капацитета, но има място за подобрение по отношение на критичните приложения и фина настройка на качеството на услугата.
В 5G SA, от друга страна, 5GC ядрото позволява пълното активиране на функции като URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications) или mMTC. Ниската латентност вече не е просто лабораторни данни; тя се превръща в нещо, което може да бъде гарантирано за определени услуги., нещо от съществено значение за автономни превозни средства, усъвършенствана автоматизация или взискателни облачни игри.
Мащабируемостта също се променя много. С SA, като облачна архитектура, операторът може лесно да мащабира мрежови функции, да внедрява нови услуги в специфични области и динамично да настройва ресурсите.В NSA, обвързана с EPC 4G, тази гъвкавост е по-малка и ви принуждава да мислите повече по отношение на хардуерни надстройки и фиксирани конфигурации.
Поради всички тези причини, 5G NSA често се счита за много полезна преходна технология, която бързо може да започне да предлага подобрения в скоростта и капацитета, но... Крайната цел на операторите е постепенно да мигрират към 5G SA, за да разгърнат всички възможности на петото поколение..
Мобилна съвместимост и преход между NSA и SA
За да се възползвате от някой от тези 5G режими, има три основни изисквания: тарифа и оператор, които предлагат 5G, реално 5G покритие в района и 5G съвместимо устройствоДотук нищо изненадващо, но със SA и NSA се добавя още един слой сложност.
Операторите са положили усилия да гарантират, че промяната между NSA и SA е невидима за потребителя. Когато му дойде времето, телефонът ще се свърже с едната или другата архитектура, в зависимост от това какво е налично, без да се налага да правите каквото и да било.Но това ще бъде възможно само ако модемът на телефона поддържа и двата режима.
В ранните дни на 5G много смартфони бяха съвместими само с NSA. Някои ранни модели с модеми, като Qualcomm X50 или някои Exynos 5G, едва работеха с неавтономни мрежи.Това означава, че те няма да могат да се възползват от 5G SA, ако операторът го активира в техния град.
Други устройства, като например тези, които интегрират модеми от ново поколение (например Qualcomm X55 и по-нови модели, много от настоящите чипове на MediaTek или Balong 5000 на Huawei), Да, те предлагат съвместимост с мрежите на NSA и SA, което гарантира, че ще останат валидни, докато мрежата мигрира към самостоятелен 5G.Когато купувате 5G мобилен телефон, този детайл прави разликата между това да имате „недоизпечен“ 5G телефон и такъв, който е готов за бъдещето.
Освен това, в някои търговски SA внедрявания, като например тези, наричани 5G+ от някои испански оператори, Нуждаете се от актуализирана SIM карта, която е съвместима с новите функции за сигурност и удостоверяване на 5GC ядрото.Същият чип, който имате от години, не винаги е достатъчен, за да се възползвате максимално от потенциала на самостоятелната 5G мрежа.
Какво е 5G DSS и защо все още е важно?
Друг термин, който често се появява редом с SA и NSA, е DSS (Динамично споделяне на спектъра). Това е техника, която позволява динамично споделяне на една и съща честотна лента между 4G и 5G NR.редувайки се хиляди пъти в секунда между двете технологии в зависимост от търсенето.
Благодарение на софтуерно дефинираното радио (SDR) оборудване, инсталирано в много съвременни 4G антени, Операторите могат да актуализират своите базови станции чрез софтуер, за да излъчват както LTE, така и NR през един и същ оператор.без да се налага физическа подмяна на целия хардуер наведнъж.
DSS е много полезен за започване на миграцията към 5G, без да се оставят потребителите на 4G в тази честотна лента блокирани. Докато има по-стари мобилни телефони, които разбират само LTE, мрежата може да продължи да ги обслужва, като същевременно предоставя услуга на 5G устройства, използващи същата честота.Въпреки това, има цена, която трябва да се плати: чрез комбинирането на двете технологии се губи известна ефективност и наличната практическа честотна лента се намалява.
На практика, когато сте свързани към 5G NSA с DSS, вашият мобилен телефон едновременно използва 4G LTE сигнал (за контрол) и 5G NR сигнал (за данни) в същата споделена честотна лента. NR носещата честота в този случай обикновено е ограничена до оригиналната 4G честотна лента и част от спектъра се изразходва в самото управление на DSS.Следователно, подобренията в скоростта може да са скромни или дори никакви в сравнение с добра 4G връзка.
Въпреки ограниченията си, DSS позволи на оператори като Telefónica или Orange бързо да разширят покритието на „5G“, разширявайки картата на районите с 5G, въпреки че практическото подобрение е малко. И най-вероятно DSS ще бъде с нас в продължение на много години, дори когато 5G SA стане по-широко разпространено., за да продължи поддръжката на терминали от по-старо поколение в определени честотни ленти.
Внедряване на 5G NSA и SA в Испания и по целия свят
В Испания първата търговска 5G мрежа беше NSA, стартирана от Vodafone през 2019 г., с първоначално покритие в няколко големи града и приоритетно използване на честотната лента 3,7 GHz. По-късно Telefónica и Orange се присъединиха, разчитайки до голяма степен на DSS, за да разширят бързо „5G“ покритието, без да променят напълно инфраструктурата., докато MásMóvil напредваше по-предпазливо.
На търговско ниво дискурсът на операторите е бил малко по-различен. Orange, например, изрази подкрепа за изчакване на 5G SA, преди да обсъди „пълно“ внедряване.и стартира своята 5G+ услуга (базирана на SA) първо в градове като Мадрид, Барселона, Валенсия или Севиля, като същевременно планира разширяване в останалата част на страната.
Movistar обяви плановете си да да завърши внедряването на своето 5G SA ядро в близко бъдещеVodafone е определил дати за активиране на собствената си самостоятелна мрежа. Във всички случаи идеята е известно време да съществува съвместно с NSA и SA, като постепенно мигрират услугите и клиентите към по-модерната архитектура.
В останалата част на света моделът е подобен: първите внедрявания почти винаги са били базирани на 5G NSA. Швейцария, Финландия, Обединеното кралство, Южна Корея, Съединените щати, Уругвай и Южна Африка стартираха 5G над 4G мрежите, добавяйки NR за увеличаване на капацитета и скоростта., като втора фаза на внедряване на SA е планирана с усъвършенстването на стандарта 5GC.
Южна Корея е един от най-ярките примери: там оператори като SK Telecom, KT Corporation или LG U+ са разположили десетки хиляди 5G базови станции, голяма част от които в честотната лента 3,5 GHz. Гъстотата на антените в големите корейски градове е огромна, което позволява много високи скорости и много стабилно потребителско изживяване., въпреки че пътят към масивна самоуправляваща се държава продължава.
Европа също отбелязва напредък: Страни като Германия и Франция вече са провели търгове за радиочестотен спектър за 5G и работят по мрежи, които комбинират NSA, DSS и постепенно SA.Ситуацията е много хетерогенна, но тенденцията е ясна: първо, съществуващата инфраструктура (4G + NSA) се използва с пълния ѝ потенциал, а след това се прави пълният скок към автономно 5G.
Един поразителен аспект от испанския случай е, че в някои издания, Достъпът до 5G не е довел до допълнителни разходи към тарифата, докато на други европейски пазари се начисляват месечни допълнителни такси за 5G услугата.Това улесни много потребители да преминат към новото поколение, без да мислят твърде много за него, дори и все още да не виждат всичките му предимства.
Какви подобрения ще забележите и какво предстои
При настоящите 5G NSA мрежи, най-очевидното подобрение за потребителя е увеличаването на скоростта на изтегляне, особено при използване на честотни ленти с голям спектър, предназначен за 5G. Леко намаление на латентността и по-голяма стабилност се постигат и при силно натоварена мрежа.Това е забележимо при стрийминг, големи количества изтегляния или онлайн игри.
Въпреки това, при ежедневна употреба и докато приложенията все още не използват напълно новите възможности, Потребителското изживяване може да бъде доста подобно на това, получено с добра 4G+ връзка.Това доведе до това много потребители да имат 5G на иконата на мобилния си телефон, но да не преживеят толкова драматичен скок, колкото при преминаването от 3G към 4G.
Когато 5G SA стане по-широко разпространено, ще започнем да виждаме повече разлики. В допълнение към по-бързите скорости на качване, по-ниската латентност и по-добрата енергийна ефективност в мобилните устройства, ще бъдат внедрени услуги, които зависят именно от тези характеристики.свързани превозни средства с критични комуникации, дистанционно управляеми промишлени роботи, добавена реалност в реално време или частни 5G мрежи за бизнеси и фабрики.
Самият дизайн на 5GC, разпределен на периферията, ще позволи изчислителните услуги да бъдат доближени до потребителя. Това отваря вратата към преживявания като облачни игри с минимално време за реакция или приложения за съвместна виртуална реалност.където сървърът за игра или съдържание е практически „зад ъгъла“ от мрежова гледна точка.
Цялата тази вселена от приложения ще пристигне постепенно, а междувременно, 5G мрежите ще продължат да съществуват едновременно с 4G, разчитайки на NSA, DSS и споразумения между операторите за споделяне на инфраструктура и разходи.Преходът не се случва за един ден, но посоката е зададена.
Разбирането какво представляват 5G SA и 5G NSA, как разчитат на ядрото и радиото, ролята на честотните ленти като 700 и 3,7 GHz и защо мрежовото сегментиране и масивният IoT зависят от автономното 5G, помага да се осмислят всички съкращения. В крайна сметка, това, което виждаме днес като нова икона на лентата за сигнал, е само върхът на айсберга на една много по-голяма мрежа. дълбока трансформация на мобилните мрежи, което постепенно ще разгърне ефектите си през следващите години.
