Mõiste 5G on meie igapäevaellu hiilinud juba mõned aastad, aga Mitte kõik 5G, mida mobiiliekraanil näeme, pole ühesugune ega paku samu võimalusi.Selliste tehniliste terminitega nagu 5G NSA, 5G SA või DSS on lihtne ära eksida ja lõpuks pole paljud kasutajad kindlad, kas nad naudivad "täielikku 5G-d" või mingit võimendatud 4G-d.
Segaduse selgitamiseks on oluline mõista, et 5G standard on loodud mitmes etapis, kombineerides 4G võrgu elemente uute 5G komponentidega. Võti peitub selles, kuidas põhivõrk, antennid ja teie mobiilseade on korraldatud, et pakkuda suuremat kiirust, madalamat latentsust ja uusi funktsioone, nagu võrgu viilutamine ja massiline asjade internet.Vaatleme rahulikult ja näidete abil, mis on 5G SA ja 5G NSA, millised on nende tegelikud erinevused ning kus me Hispaanias ja mujal maailmas seisame.
Kuidas 5G on defineeritud: faasid, versioonid ja võrgutüübid
Mobiilsidevõrkude standardiseerimise eest vastutav 3GPP organisatsioon otsustas, et üleminek 5G-le ei toimu korraga, vaid mitmes etapis. See jagas ülemineku esimeseks etapiks, kus 5G-d toetati 4G-ga (5G NSA), ja teiseks etapiks, kus puhas 5G oli algusest lõpuni (5G SA)., mis on määratletud nende standardi erinevates väljaannetes.
Nn 3GPP Release 15 äratab ellu 5G NSA (Non-Standalone) ehk mitte-iseseisva võrgu, mis Võrk tugineb 4G EPC tuumale, kuid lisab uue 5G NR raadio läbilaskevõime ja kiiruse suurendamiseks. Teisisõnu, olemasolevat 4G infrastruktuuri kasutatakse maksimaalselt ära, lisades 5G plokke sinna, kus neid kõige rohkem vajatakse.
Järgmine oluline etapp tuleb väljalaskega 16, mis hõlmab 5G SA (eraldiseisvat) mudelit. Sel juhul Nii raadio- kui ka põhivõrgu komponendid on 100% 5G-põhised: juurdepääsuks kasutatakse NR-i ja võrgu südames kasutatakse 5G põhivõrku (5GC).See võimaldab juurutada kõiki uue põlvkonna jaoks kavandatud täiustatud funktsioone.
Mõlemad režiimid, NSA ja SA, on 3GPP poolt tunnustatud ehtsate 5G-dena, kuid Kõige murrangulisemad eelised – minimaalne latentsus, täiustatud võrgu viilutamine, ulatuslik asjade internet ja ülimalt usaldusväärne side – on täielikult avatavad ainult 5G SA-ga.Seepärast öeldakse tihti, et NSA on üleminekufaas ja SA on "täielik" 5G.
Mobiilsidevõrgu põhielemendid: tuum, raadio ja mobiil
Et mõista, miks need kaks 5G tüüpi eksisteerivad, peame vaatama, millised osad moodustavad tänapäevase mobiilsidevõrgu. Väga lihtsustatud tasandil on meil kolm elementi: võrgu tuum, antennisüsteem ja kasutajaseadmed..
Võrgu tuum on süsteemi aju. 4G puhul nimetatakse seda EPC-ks (Evolved Packet Core) ja 5G puhul 5GC-ks. Nende ülesanne on otsustada, millised mobiiltelefonid saavad ühenduse luua, rakendada tariife ja kiirusepiiranguid, hallata antennide vahelist mobiilsust ning kontrollida iga side prioriteeti ja kvaliteeti.4G-s töötab see tuum tavaliselt spetsiaalsel ja tsentraliseeritud riistvaral, samas kui 5G-s on see virtualiseeritud, hajutatud ja pilvevalmis.
Antennisüsteem on nn RAN (Radio Access Network). 4G puhul räägime LTE-st ja 5G puhul NR-ist (New Radio). NR-antennid määravad, kuidas signaali moduleeritakse, millist ribalaiust kasutatakse, millist sagedust, kuidas alamkandjad jaotuvad või kuidas rakendatakse selliseid tehnikaid nagu massiivne MIMO.See võimaldab sama spektrihulgaga õhu kaudu edastada rohkem andmeid.
Kolmas element on kasutajaseade (UE). See hõlmab nutitelefone, aga ka... 5G-modemiga sülearvutid, ühendatud sõidukid, tööstuslikud andurid, robotid, kodumasinad või videokaamerad, mis ühenduvad otse mobiilsidevõrgugaIlma 5G-ühilduva seadmeta pole vahet, kas operaatoril on maailma parim võrk olemas.
Nende kolme osa (tuum, RAN ja seadmed) kombinatsioon annab alust erinevatele võimalikele arhitektuuridele: puhtad 4G võrgud, segatud 4G/5G NSA võrgud ja 5G SA võrgud, mille kõik komponendid on juba uues põlvkonnas.
Mis on 5G NSA: esimene samm 4G-l
5G NSA (Non-Standalone) on arhitektuur, mida enamik operaatoreid on kasutanud 5G kiireks käivitamiseks ja ilma kõiki oma võrke korraga ümber ehitamata. Siin jääb tuumikvõrguks 4G EPC, kuid andmeliikluse jaoks on lisatud lisakanalina 5G NR-kandja..
Selles stsenaariumis hoiab mobiiltelefon peamist 4G-ühendust (mis haldab juhtimistasandit, st signaalimist ja ühenduse haldamist) ja See lisab kasutajatasandile täiendava 5G NR operaatori, kus liiguvad teie interneti-, video-, võrgumängude või rakenduste andmed.4G tuumvõrk jääb juhtimise alla, kuid saab kasu 5G raadio lisavõimsusest.
See idee põhineb millelgi, mis oli juba olemas LTE Advancedis: Carrier Aggregation (CA). 4G+ režiimis saab mobiiltelefon oma läbilaskevõime suurendamiseks kombineerida mitut LTE-operaatorit; 5G NSA režiimis kombineeritakse primaarne LTE-operaator ja sekundaarne NR-operaator., mis suurendab maksimaalset saadaolevat kiirust lairibade (nt 3,6–3,7 GHz) kasutamisel.
5G NSA abil saavad kasutajad heades tingimustes saavutada allalaadimiskiiruse ligi 2 Gbps, vähendada latentsust umbes 10 ms-ni ja saada... Stabiilsem ühendus isegi liikudes või rahvarohketes kohtadestänu sellistele tehnoloogiatele nagu Massive MIMO ja suurema spektri kasutamisele.
Hispaanias oli esimene 5G juurutamine just nimelt NSA poolt: Vodafone lülitas oma võrgu 3,7 GHz sagedusalas sisse 2019. aastal. See on suure läbilaskevõimega sagedusala, kuid sellel on halvem siseruumides levik ja lühem leviala kui madalamatel sagedusaladel, näiteks 700 MHz.Seetõttu on see eriti loodud linnadele ja piirkondadele, kus on suur andmemahu nõudlus.
Kuidas spekter kokku sobib: 3,7 GHz ja 700 MHz sagedusribad
5G toimimiseks ei piisa ainult uutest antennidest: vaja on raadiospektrit. Nii 5G NSA kui ka 5G SA kasutavad spetsiaalselt sellele tehnoloogiale eraldatud sagedusalasid, kuid igal sagedusalal on omad kompromissid..
Esimeses etapis on juurutused tuginenud peamiselt 3,5–3,7 GHz sagedusalale, mis pakub kuni 100 MHz kanali laiust. Mida laiem on kanal, seda suuremat toorkiirust on võimalik saavutada, kuid lühema leviala ja halvema hoonetesse tungimise hinnaga., midagi sellist oleme näinud Vodafone'i, Telefónica või teiste Euroopa operaatorite esimestel linnalähedastel juurutustel.
Teise digitaalse dividendiga vabanenud 700 MHz sagedusala on 5G teine oluline sammas. Madalamatel sagedustel töötades võimaldab see laiendada leviala maapiirkondades ja parandada siseruumides signaali tugevust.Kuigi maksimaalsed kiirused kandja kohta on madalamad kui 3,5 GHz juures, on mõlema sagedusala kombinatsioon (madal leviala ja kõrge läbilaskevõime jaoks) ideaalne retsept tasakaalustatud 5G võrgu loomiseks.
Hispaania operaatorid on osalenud nende sageduste jagamiseks korraldatud oksjonitel, kasutades erinevaid strateegilisi võtteid. Telefónica, Vodafone ja Orange on esitanud pakkumise 700 MHz sagedusele, olles peaaegu sunnitud seda tegema, et mitte jääda tulevase Lõuna-Aafrika juurutamise käigus maha.Samal ajal on MásMóvil sattunud olukorda, kus ta peab otsustama, kas investeerida suuri summasid või jätkata sõltuvust hulgimüügilepingutest kolmandate osapooltega, nagu ta juba teeb 4G puhul.
Ilma nende madalate sagedusteta oleks oma võrguga operaatoril väga raske pakkuda tõeliselt konkurentsivõimelist 5G leviala ning ta oleks sunnitud Sõlmige teiste ettevõtetega juurdepääsulepinguid, et tagada teenus kogu riigiskoos sellega kaasnevate eeliste ja piirangutega kulude ja kontrolli osas.
Mis on 5G SA: autonoomne ja „täielik” 5G
5G SA (eraldiseisev) on järgmine loogiline samm: võrk, kus nii tuum kui ka raadio on täielikult 5G-põhised ega sõltu üldse 4G-stSiin kaob vajadus hoida LTE-operaatorit ankruna ning mobiiltelefon saab ühenduda ainult NR-operaatoritega, lisades isegi mitu 5G sagedusala korraga.
5G SA-s võtab 5GC tuum võrgu üle täieliku kontrolli. See tuum on pilvepõhine, põhineb virtualiseerimisel ja konteineritel, seda saab hajutatult antennide lähedale (servaarvutus) juurutada ja vastavalt nõudlusele skaleerida.See võimaldab veelgi madalamat latentsust ja arvutusressursse kasutajale lähemal.
Üks 5G SA suuri eeliseid on võrgu viilutamine. Tänu sellele tehnikale saab samale füüsilisele infrastruktuurile luua mitu sõltumatut virtuaalset võrku, millel kõigil on oma garanteeritud ribalaius, latentsus, prioriteet ja töökindluse tase.Teisisõnu, me saame reserveerida võrgu eksklusiivseid "osi" konkreetsetele klientidele või teenustele.
See on võtmetähtsusega selliste kasutusjuhtude puhul nagu ühendatud sõidukid, hädaolukorrad, tööstusautomaatika või reaalajas tervishoid. Kujutage ette isejuhtivat autot, mis vajab minimaalset latentsusaega ja ülimat töökindlust, või kaamerat, mis voogedastab tehasest otse 4K videot.Iga kasutaja saab kasutada erinevat "viilu", mis on optimeeritud vastavalt tema vajadustele, ilma et see teiste kasutajatega kattuks.
5G SA mitmekordistab ka massiivse IoT (mMTC) võimekust. Võrk suudab toetada palju suuremat ühendatud seadmete tihedust väikesel alal, mis on ülioluline anduritest tulvil nutikate linnade, hüperautomatiseeritud tootmisettevõtete või ühendatud majapidamismõõturite ja -seadmete võrgustike jaoks..
Lisaks, kuna servaarvutuse abil on võimalik paigutada südamiku osi antennide lähedale, Andmete edasi-tagasi liikumise aeg lüheneb, võimaldades selliseid rakendusi nagu kaugkirurgia, robotite reaalajas juhtimine või liikumishaigusevabad liitreaalsuse kogemused.Kõik see on traditsioonilisest 4G-võrgust päritud latentsusajaga praktiliselt võimatu.
5G SA ja 5G NSA praktilised erinevused
Kokkuvõttes võib tavakasutajale tunduda, et „5G on 5G” ja mitte midagi muud. Aga Infrastruktuuri ja võimete tasandil on SA ja NSA erinevus märkimisväärne.nii operaatoritele kui ka ettevõtetele, kes soovivad luua täiustatud teenuseid.
Nagu me oleme näinud, on 5G NSA-s Võrk tugineb 4G EPC tuumale ja lisab andmekanalina NR-i, pärandades seega teatud latentsuse, võrgu segmenteerimise piirangud ja vähem paindliku arhitektuuri.See on kiiruse ja mahutavuse osas väga kasulik uuendus, kuid kriitiliste rakenduste ja teenuse kvaliteedi peenhäälestamise osas on arenguruumi.
5G SA-s seevastu võimaldab 5GC tuum selliste funktsioonide täielikku lubamist nagu URLLC (ülimalt usaldusväärne madala latentsusega side) või mMTC. Madal latentsusaeg ei ole enam ainult laboriandmed; sellest on saamas midagi, mida saab teatud teenuste puhul garanteerida., midagi hädavajalikku autonoomsete sõidukite, täiustatud automatiseerimise või nõudliku pilvemängude jaoks.
Ka skaleeritavus muutub palju. Kuna SA on pilvepõhine arhitektuur, saab operaator hõlpsalt võrgufunktsioone skaleerida, uusi teenuseid konkreetsetes piirkondades juurutada ja ressursse dünaamiliselt kohandada.NSA-s, mis on seotud EPC 4G-ga, on see paindlikkus väiksem ja sunnib teid rohkem mõtlema riistvarauuenduste ja fikseeritud konfiguratsioonide peale.
Kõigil neil põhjustel peetakse 5G NSA-d sageli väga kasulikuks üleminekutehnoloogiaks, mis aitab kiiresti kiiruse ja mahutavuse parandamist alustada, kuid Operaatorite lõppeesmärk on järk-järgult üle minna 5G SA-le, et rakendada kõiki viienda põlvkonna võimalusi..
Mobiilseadmete ühilduvus ja üleminek NSA ja SA vahel
Nende 5G-režiimide kasutamiseks on kolm põhinõuet: tariif ja operaator, mis pakub 5G-d, reaalset 5G leviala piirkonnas ja a 5G-ga ühilduv seadeSiiani pole midagi üllatavat, aga SA ja NSA-ga lisandub veel üks keerukuskiht.
Operaatorid on teinud pingutusi, et NSA ja SA vaheline vahetus oleks kasutajale nähtamatu. Kui aeg kätte jõuab, loob telefon ühenduse ühe või teise arhitektuuriga olenevalt saadaolevast, ilma et peaksite midagi tegema.Kuid see on võimalik ainult siis, kui telefoni modem toetab mõlemat režiimi.
5G algusaegadel olid paljud nutitelefonid ühilduvad ainult NSA-ga. Mõned varasemad modemitega mudelid, näiteks Qualcomm X50 või teatud Exynos 5G, ei suutnud autonoomsete võrkudega peaaegu üldse töötada.See tähendab, et nad ei saa 5G SA-d ära kasutada, kui operaator selle oma linnas aktiveerib.
Teised seadmed, näiteks need, mis integreerivad uue põlvkonna modemeid (näiteks Qualcomm X55 ja uuemad, paljud praegused MediaTeki kiibid või Huawei Balong 5000), Jah, need pakuvad ühilduvust NSA ja SA võrkudega, tagades, et need jäävad kehtima ka võrgu üleminekul eraldiseisvale 5G-le.5G mobiiltelefoni ostmisel teeb see detail vahet, kas tegemist on pooliku või tulevikukindla 5G telefoniga.
Lisaks mõnedes kommertslikes SA juurutustes, näiteks neis, mida mõned Hispaania operaatorid nimetavad 5G+-ks, Teil on vaja uuendatud SIM-kaarti, mis ühildub 5GC tuuma uute turva- ja autentimisfunktsioonidega.Sama kiip, mis sul aastaid on olnud, ei ole alati piisav, et eraldiseisva 5G potentsiaali täielikult ära kasutada.
Mis on 5G DSS ja miks see endiselt oluline on?
Teine termin, mis sageli esineb koos SA ja NSA-ga, on DSS (dünaamiline spektri jagamine). See on tehnika, mis võimaldab sama sagedusriba dünaamilist jagamist 4G ja 5G NR vahel.vaheldumisi tuhandeid kordi sekundis mõlema tehnoloogia vahel, olenevalt nõudlusest.
Tänu paljudesse tänapäevastesse 4G-antennidesse paigaldatud tarkvarapõhisele raadiole (SDR) Operaatorid saavad oma tugijaamu tarkvara abil uuendada, et edastada nii LTE-d kui ka NR-i sama operaatori kaudu.ilma et peaks kogu riistvara korraga füüsiliselt välja vahetama.
DSS on väga kasulik 5G-le ülemineku alustamiseks ilma, et 4G kasutajad sellel sagedusalal hätta jääksid. Niikaua kui on olemas vanemaid mobiiltelefone, mis mõistavad ainult LTE-d, saab võrk neid jätkuvalt teenindada, pakkudes samal ajal teenust ka sama sagedust kasutavatele 5G-seadmetele.Siiski on sellel hind, mida tuleb maksta: mõlema tehnoloogia kombineerimisel kaob osa efektiivsusest ja väheneb saadaolev praktiline ribalaius.
Praktikas, kui olete DSS-i abil ühendatud 5G NSA-ga, kasutab teie mobiiltelefon samal jagatud sagedusalal samaaegselt 4G LTE-signaali (juhtimiseks) ja 5G NR-signaali (andmeside jaoks). NR-kandja on sel juhul tavaliselt piiratud algse 4G ribalaiusega ja osa spektrist tarbitakse DSS-i halduses endas.Seetõttu võivad kiiruse paranemised olla tagasihoidlikud või isegi olematud võrreldes hea 4G-ühendusega.
Vaatamata oma piirangutele on DSS võimaldanud operaatoritel nagu Telefónica või Orange kiiresti laiendada 5G leviala, suurendades 5G-ga piirkondade arvu, kuigi praktiline edasiminek on väike. Ja suure tõenäosusega jääb DSS meiega veel paljudeks aastateks, isegi siis, kui 5G SA laiemalt levib., et jätkata vanema põlvkonna terminalide toetamist teatud sagedusaladel.
5G NSA ja SA kasutuselevõtt Hispaanias ja kogu maailmas
Hispaanias oli esimene kommertslik 5G-võrk NSA, mille Vodafone käivitas 2019. aastal. Esialgse levialaga mitmes suures linnas ja prioriteetse kasutamisega kasutati 3,7 GHz sagedusala. Hiljem liitusid Telefónica ja Orange, tuginedes suuresti DSS-ile, et laiendada kiiresti 5G leviala ilma infrastruktuuri täielikult muutmata., samal ajal kui MásMóvil edenes ettevaatlikumalt.
Kommertstasandil on operaatorite diskursus olnud mõnevõrra erinev. Näiteks Orange avaldas toetust 5G SA ootamisele enne „täieliku” kasutuselevõtu arutamist.ja käivitas oma 5G+ teenuse (Lõuna-Aafrika Vabariigis) esmalt sellistes linnades nagu Madrid, Barcelona, Valencia või Sevilla, plaanides samal ajal laienemist ülejäänud riiki.
Movistar on teatanud plaanidest oma 5G SA tuumavõrgu juurutamise lähitulevikus lõpule viiaVodafone on määranud kuupäevad oma eraldiseisva võrgu aktiveerimiseks. Kõigil juhtudel on idee mõnda aega NSA ja SA-ga koos eksisteerida, viies teenused ja kliendid järk-järgult üle arenenumale arhitektuurile.
Mujal maailmas on muster olnud sarnane: esimesed juurutused on peaaegu alati põhinenud 5G NSA-l. Šveits, Soome, Ühendkuningriik, Lõuna-Korea, Ameerika Ühendriigid, Uruguay ja Lõuna-Aafrika Vabariik käivitasid 4G võrkudele lisaks 5G, lisades NR-i läbilaskevõime ja kiiruse suurendamiseks., kusjuures SA juurutamise teine etapp on kavandatud 5GC standardi küpsedes.
Lõuna-Korea on üks silmapaistvamaid näiteid: seal on operaatorid nagu SK Telecom, KT Corporation või LG U+ paigutanud kümneid tuhandeid 5G tugijaamu, millest suur osa asub 3,5 GHz sagedusalas. Antennide tihedus Korea suurlinnades on tohutu, mis võimaldab väga suuri kiirusi ja väga ühtlast kasutuskogemust., kuigi tee massiivse SA suunas jätkub.
Ka Euroopa teeb edusamme: Sellised riigid nagu Saksamaa ja Prantsusmaa on juba korraldanud 5G sagedusoksjoneid ning töötavad võrkude kallal, mis ühendavad NSA, DSS ja järk-järgult SA.Olukord on väga heterogeenne, kuid trend on selge: esmalt kasutatakse olemasolevat infrastruktuuri (4G + NSA) täiel määral ja seejärel tehakse täielik hüpe autonoomse 5G poole.
Hispaania juhtumi üks silmatorkav aspekt on see, et mõnes väljaandes 5G-le juurdepääs ei ole tariifile lisakulusid toonud, samas kui teistes Euroopa turgudel on 5G-teenuse eest võetud igakuiseid lisatasusid.See on paljudel kasutajatel uue põlvkonnaga liialemineku lihtsamaks teinud ilma liigselt mõtlemata, isegi kui nad ei näe veel kõiki selle eeliseid.
Milliseid parandusi märkad ja mis on tulemas?
Praeguste 5G NSA võrkude puhul on kasutaja jaoks kõige ilmsemaks edasiminekuks allalaadimiskiiruse suurenemine, eriti kui kasutatakse sagedusalasid, millel on palju 5G-le pühendatud spektrit. Samuti saavutatakse võrgu suure koormuse korral latentsuse väike vähenemine ja suurem stabiilsus.See on märgatav voogedastuse, suurte allalaadimiste või võrgumängude puhul.
Kuid igapäevases kasutuses ja kuigi rakendused ei kasuta uusi võimalusi veel täielikult ära, Kasutajakogemus võib olla üsna sarnane hea 4G+ ühendusega saavutatavale.See on viinud selleni, et paljudel kasutajatel on mobiiltelefoni ikoonil 5G, kuid nad pole kogenud nii dramaatilist hüpet kui 3G-lt 4G-le üleminekul.
Kui 5G SA laiemalt levima hakkab, hakkame nägema rohkem erinevusi. Lisaks kiiremale üleslaadimiskiirusele, madalamale latentsusele ja paremale energiatõhususele mobiilseadmetes hakatakse kasutusele võtma teenuseid, mis sõltuvad just nendest omadustest.: ühendatud sõidukid kriitilise side abil, kaugjuhitavad tööstusrobotid, reaalajas liitreaalsus või privaatsed 5G-võrgud ettevõtetele ja tehastele.
Äärevõrgus hajutatud 5GC disain võimaldab arvutiteenuseid kasutajale lähemale tuua. See avab ukse sellistele kogemustele nagu minimaalse reageerimisajaga pilvemängud või koostööl põhinevad virtuaalreaalsuse rakendused.kus mängu- või sisuserver asub võrgu seisukohast praktiliselt "nurga taga".
Kogu see rakenduste universum saabub järk-järgult ja vahepeal 5G-võrgud eksisteerivad jätkuvalt koos 4G-ga, tuginedes NSA-le, DSS-ile ja operaatorite vahelistele lepingutele infrastruktuuri ja kulude jagamiseks.Üleminek ei toimu ühe päevaga, aga suund on paigas.
Kõigi akronüümide mõistmiseks on oluline mõista, mis on 5G SA ja 5G NSA, kuidas need tuginevad tuuma- ja raadiovõrgule, milline on selliste sagedusalade nagu 700 ja 3,7 GHz roll ning miks võrgu viilutamine ja massiline asjade internet sõltuvad autonoomsest 5G-st. Lõppkokkuvõttes on see, mida me täna signaaliribal uue ikoonina näeme, vaid jäämäe tipp palju suuremast võrgust. sügav transformatsioon mobiilsidevõrkudest, mille mõju avaldub järk-järgult lähiaastatel.
