5G芯片三巨頭專家深度解讀！5G手機一定要選支持NSA和SA的嗎？

2019年4月，韓國成為了全球最早商用5G的國家，隨后，美國、英國、瑞士等國家的運營商也相繼推出了5G服務(wù)。我國的三大運營商也在6月份拿到了5G牌照，5G服務(wù)即將推出。這標(biāo)志著，5G進入了商用元年。對于普通消費者而言，最關(guān)心的問題就是現(xiàn)在到底要不要換一部5G手機和如何選擇5G手機？

此時，有網(wǎng)友稱NSA（非獨立組網(wǎng)）是假5G手機。另外，中國移動董事長楊杰在MWC上海期間還表示2020年1月1日開始NSA的手機就不能入網(wǎng)了。一時間，關(guān)于5G手機要不要支持NSA和SA的討論突然增加。

關(guān)于NSA和SA的討論雖然很多，但大都淺談輒止。為此，雷鋒網(wǎng)采訪了全球僅有的四家對外提供5G調(diào)制解調(diào)器公司中的三家，高通、MediaTek（聯(lián)發(fā)科技）、紫光展銳的三位專家將深度解讀你最關(guān)心的：

•  5G為什么會有NSA和SA兩種組網(wǎng)方式？

• 一定要選擇支持NSA和SA的5G手機嗎？

•  5G手機的高功耗問題什么時候能解決？

• 提升5G體驗最為核心的到底是組網(wǎng)方式還是毫米波？

當(dāng)然，從這些問題的解讀中，你還能了解5G發(fā)展的現(xiàn)狀以及5G技術(shù)和產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢，幫助大家更好更深度地了解最新的移動通信技術(shù)。

沒有假5G，只有NSA和SA

簡單來說，5G具備超高速率、超大連接、超低時延三大特性。但區(qū)別于前幾代移動通信技術(shù)，第五代通信技術(shù)不僅會應(yīng)用到手機，給消費者帶來超流暢的升級應(yīng)用體驗，還將應(yīng)用到更多的行業(yè)和領(lǐng)域，給社會生產(chǎn)模式帶來巨大變革。

5G與更多行業(yè)結(jié)合的潛力讓運營商對5G充滿熱情。GSA全球移動設(shè)備供應(yīng)商協(xié)會發(fā)布的《2019年8月5G生態(tài)系統(tǒng)報告》顯示，5G元年，全球已有32個國家的56家運營商宣布部署5G技術(shù)、41家供應(yīng)商宣布已推出或即將推出5G終端設(shè)備。對比之下，4G元年全球只有4家移動運營商和3家OEM廠商推出網(wǎng)絡(luò)和終端。

不過，不同的運營商會根據(jù)自身的情況考量頻段、商業(yè)模式等因素，在轉(zhuǎn)向5G時各有策略，這就有了NSA（Non-Standalone非獨立組網(wǎng)）和SA（Standalone）的組網(wǎng)方式。高通技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高級總監(jiān)李儼接受雷鋒網(wǎng)專訪時表示：“5G標(biāo)準(zhǔn)之所以要對8種不同的組網(wǎng)方式進行討論，核心原因就是各個運營商在向5G切換的過程中，策略不一樣，所以5G標(biāo)準(zhǔn)就把各種可能性都做了討論?！?/p>

圖片來自無線深海

具體而言，2016年6月3GPP一共列舉了Option1、Option2 、Option 3/3a、Option 4/4a、Option 5、Option 6、Option 7/7a、Option 8/8a 共8 個系列的5G 架構(gòu)選項，并在隨后優(yōu)化為5個系列，分別是SA 2個系列（Option2、Option5），NSA 3個系列（Option3、Option4、Option7）。

圖片來自鮮棗課堂

MediaTek無線通信事業(yè)部副總經(jīng)理林志鴻指出，NSA和SA的差別在于，NSA的核心網(wǎng)還是4G，SA的核心網(wǎng)是5G。目前，NSA的主流是Option3，并且大部分是3x，SA主要是Option2。其他的Option現(xiàn)在比較少有人會去討論作為5G商用的選擇。

補充說明一下，核心網(wǎng)是整個通信網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)中的一部分，從1G到5G邏輯架構(gòu)都是手機→接入網(wǎng)→承載網(wǎng)→核心網(wǎng)→承載網(wǎng)→接入網(wǎng)→手機。通過下圖簡化版的移動通信架構(gòu)就能清楚看到核心網(wǎng)所處的位置以及作用。

圖片來自鮮棗課堂

至此，已經(jīng)明確NSA和SA都是5G，假5G的說法就是無稽之談。那NSA和SA網(wǎng)絡(luò)的特點是什么？

紫光展銳高級副總裁周晨接受采訪時指出：“容量、時延、可靠性都是移動網(wǎng)絡(luò)的痛點。比如說穩(wěn)定性，一些行業(yè)不希望網(wǎng)絡(luò)的時延時而上百毫秒，時而幾毫秒，而是希望在預(yù)期的時間范圍里能夠保證一個穩(wěn)定的時延。因此，整個移動網(wǎng)絡(luò)要脫胎換骨，變成一個新的基礎(chǔ)設(shè)施，就需要解決這些問題?！?/p>

李儼進一步指出，移動通信技術(shù)要與不同行業(yè)融合，就需要滿足許多行業(yè)提出的苛刻的時延、可靠性、帶寬要求。有些在4G的架構(gòu)下確實不容易做到，這也是為什么需要5G新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、新的核心網(wǎng)的原因。未來5G要真正用到行業(yè)里，確實需要SA，核心的問題是過渡的時間點以及如何用SA。

5G網(wǎng)絡(luò)的部署進展

“SA如果要做到全程全網(wǎng)的廣覆蓋，投資會比較大，建設(shè)周期也比較長，這也是很多國家選擇NSA起步的原因?！崩顑巴瑫r表示。

具體情況如何？林志鴻指出，歐洲目前是以O(shè)ption3也就是NSA為主，NSA的標(biāo)準(zhǔn)以及整個產(chǎn)業(yè)鏈的準(zhǔn)備相對SA（Option2）比較快。要做到5G的廣覆蓋，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的投資要夠多。

雷鋒網(wǎng)了解到，韓國政府計劃明年為5G投資6500億韓元，相比今年增長86%。美國也提出政策刺激5G投資，美國無線通信產(chǎn)業(yè)預(yù)計未來在5G網(wǎng)絡(luò)上投資高達2750億美元。GSMA預(yù)測，到2025年，僅中國就將為5G投資1840億美元。

巨額的投資讓大部分運營商選擇更為經(jīng)濟風(fēng)險也更小的方式建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)顯示，全球5G的商用網(wǎng)絡(luò)均為NSA。在這樣的背景下，中國移動董事長楊杰表示中國會盡快過渡到SA，中國電信也表示力爭2020年啟動5G獨立組網(wǎng)顯得有些激進。

對此，林志鴻表示，從運營商的角度看，選擇SA組網(wǎng)主要是想推廣一些新的業(yè)務(wù)，包括一些低時延的應(yīng)用。因為5G的投資很大，通過5G真正帶動一些新的形態(tài)或者服務(wù)，應(yīng)該是中國5G的一個目標(biāo)。

周晨表示，在5G投資的過程中，SA的部署成本比較高，特別是在初期。但如果能夠直接部署SA，也就不一定要從NSA過渡到SA。但無論如何，這還是取決于運營商商業(yè)上的判斷。中國決定迅速過渡到SA，對于整個5G產(chǎn)業(yè)以及中國5G的領(lǐng)導(dǎo)力而言無疑是積極的作用，也可以促進SA整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

對未來5G網(wǎng)絡(luò)部署的預(yù)期。李儼認為，初期的5G的部署都是針對R15版本，也叫EMBB（增強型移動寬帶），是整個寬帶互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。未來SA一定會部署，但SA的部署主要是針對垂直行業(yè)，而垂直行業(yè)的一個可能性是進行區(qū)域性部署，而不一定完全做到全程全網(wǎng)的SA部署。

周晨也指出：“5G網(wǎng)絡(luò)的部署，在城市的密集區(qū)域一定是往SA的方向發(fā)展，但是在偏遠的地方，用NSA的方式會更加合適。當(dāng)然，這還是取決于運營商如何權(quán)衡。”

一定要選擇支持NSA和SA的手機嗎？

因此，從網(wǎng)絡(luò)部署的角度看，目前運營商商用的5G網(wǎng)絡(luò)都是NSA，SA標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟至少還需要幾年時間，因此現(xiàn)在5G手機即便支持SA也沒有可用的商用網(wǎng)絡(luò)。另外，從體驗的角度看，三位受訪的專家都表示，如果是使用現(xiàn)有的絕大部分應(yīng)用，比如上網(wǎng)或者看視頻，無論是NSA還是SA的網(wǎng)絡(luò)，消費者都不會感受到明顯的差異。

可以看到，目前全球已經(jīng)上市的絕大部分5G手機都只支持NSA，因此對于想要率先體驗5G，并且換機頻率比較高的消費者而言，不用特別考慮手機是否同時支持NSA和SA。

但前面已經(jīng)指出，運營商的目標(biāo)都是SA，并且SA的網(wǎng)絡(luò)也一定會部署，5G技術(shù)也會催生出對網(wǎng)絡(luò)要求更高的意想不到的應(yīng)用。業(yè)界目前看到的5G應(yīng)用包括XR（AR、VR、MR）、云游戲、智能汽車、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

周晨表示：“以我從2G到4G的經(jīng)驗，大部分時候我們都想不到最后的應(yīng)用。但是等基礎(chǔ)的能力提升之后，就會逐漸出現(xiàn)很多新的應(yīng)用，并且習(xí)以為常?！绷种绝櫼脖硎?，現(xiàn)在很難預(yù)測5G時代會有什么新形態(tài)的業(yè)務(wù)出現(xiàn)，但移動通信一定要快，上面就會產(chǎn)生一些新的業(yè)務(wù)。

顯然，未來的5G手機一定都需要支持NSA和SA。只是，與運營商5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有不同的考量一樣，高通、MediaTek、展銳的產(chǎn)品在支持NSA和SA的策略上也不相同。

高通在2016年10月發(fā)布了全球首款5G調(diào)制解調(diào)器驍龍X50，僅支持NSA。2019年2月的MWC前夕，高通又發(fā)布了支持NSA和SA的驍龍X55。目前，高通集成5G基帶的7系5G SoC已經(jīng)向客戶出樣。

這是基于什么樣的考慮？李儼表示：“高通早在2016年就首先推出支持NSA的5G調(diào)制解調(diào)器，更多的還是基于我們對全球5G技術(shù)發(fā)展的理解，很多運營商都選擇NSA作為起步。當(dāng)然，我們的第二代X55也完全可以積極配合國內(nèi)運營商的SA網(wǎng)絡(luò)部署，基于X55的手機也會在今年底和明年初陸續(xù)上市?！?/p>

與高通遞進迭代的方式不同，展銳在今年MWC期間推出的首款5G調(diào)制解調(diào)器春藤510就支持NSA和SA。周晨表示，我們的5G調(diào)制解調(diào)器同時支持NSA和SA，保證無論在什么哪種組網(wǎng)方式下5G網(wǎng)絡(luò)下都可以是使用。但是，我們把SA放在更高的優(yōu)先級，這是因為我們把中國市場看作5G的主要市場，而國內(nèi)運營商今年下半年開始應(yīng)該主要會部署SA網(wǎng)絡(luò)，所以SA的優(yōu)先級更高。

周晨對雷鋒網(wǎng)透露，紫光展銳會在年底公布搭載春藤510的產(chǎn)品的具體信息。

MediaTek同樣沒有選擇步進的迭代以及讓AP（應(yīng)用處理器）和5G調(diào)制解調(diào)器交替進步，而是迅速推出了5G SoC。2018年6月，MediaTek推出其首款5G調(diào)制解調(diào)器Helio M70，同時支持了NSA和SA，在今年的Computex 2019上，就宣布推出5G SoC，根據(jù)MediaTek的說法，搭載其5G SoC的首款5G終端最快明年一季度上市。

當(dāng)時，MediaTek執(zhí)行副總經(jīng)理暨財務(wù)長顧大為接受采訪時表示：“這是策略的選擇，MediaTek在5G的研發(fā)上已經(jīng)投入了四年。關(guān)于我們的產(chǎn)品經(jīng)歷了幾代，我們并沒有對外說太多，我們關(guān)注的是產(chǎn)品是否在市場上銷售?！?/p>

林志鴻表示，是否同時支持NSA和SA，技術(shù)上沒有太大的差異，物理層都是一樣，剛開始需要考慮架構(gòu)的問題。NSA和SA的支持是軟件層面，后期做一些調(diào)整就可以。之所以第一代產(chǎn)品就NSA和SA都支持是因為我們判斷未來幾年都是NSA和SA共存。另外，沒有先使用MediaTek AP外掛Helio M70的方式，而是直接推出5G SoC，也是我們希望能夠?qū)Ξa(chǎn)業(yè)做一個比較大的貢獻。從4G的經(jīng)驗看，外掛調(diào)制解調(diào)器的方式最終都會過渡到SoC，SoC才更有利于5G手機的普及，但5G本身也有一些功耗方面的挑戰(zhàn)。

5G手機現(xiàn)在的體驗和未來幾年會差多少？

5G芯片的功耗確實是5G普及需要解決的首要問題。周晨就表示，第一批5G手機的功耗可能會帶來體驗的倒退。那5G的高功耗問題從何而來？李儼從技術(shù)的角度指出，5G信號帶寬是4G的5倍，時鐘頻率是4G的4倍。從理論上看，如果工藝不變，時鐘頻率提高一倍，在不做任何優(yōu)化的情況下，功耗就會增大到四倍，這自然會帶來更高的功耗。

周晨說到，5G的大帶寬帶來的大量數(shù)據(jù)需要相應(yīng)的邏輯單元進行處理，但手機SoC幾乎都是做加法，沒有減法。因此，解決5G芯片高功耗的問題需要更加先進的半導(dǎo)體工藝，也可以從架構(gòu)的設(shè)計上進行優(yōu)化。

林志鴻從另外一個角度解讀了5G的功耗問題，他表示，其實5G每比特的能源效率是比較高的，但如果5G的頻寬達到了100兆，傳輸?shù)馁Y料沒有100兆頻寬需求的時候，功耗就會顯得比較大。針對這個問題，MediaTek很早就投入研究動態(tài)頻寬調(diào)整的技術(shù)，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸量比較小的時候就減少帶寬，這樣也能降低功耗。這背后的標(biāo)準(zhǔn)是BWP（Bandwidth Part，一部分帶寬）。當(dāng)然，動態(tài)帶寬的調(diào)整也不需要和網(wǎng)絡(luò)做配合。

高通在這方面也有相應(yīng)的技術(shù)，他們稱之為5G PowerSave，這個技術(shù)同樣是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)到達的流量，去調(diào)整接收器的開和關(guān)，這樣5G設(shè)備就不用無時無刻都在聽5G，在低速工作時大幅降低電流，達到降低功耗的效果。

總結(jié)來說，李儼表示：“5G功耗的優(yōu)化可以多有個方面，比如制程工藝、硬件設(shè)計架構(gòu)、通信本身的技術(shù)優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)層面設(shè)計等。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計層面，基于R15，如果刻意做一些優(yōu)化，跟終端做一些約定的話，可以看到一些效果，但還有一些待完備的地方。R15只是個開始，R16會做的更完備。”

體現(xiàn)在5G終端上，在目前R15的標(biāo)準(zhǔn)下，更加強調(diào)的是更大的帶寬和5G的基礎(chǔ)能力，所以5G終端上市初期，5G能力很強，但成本也會很高。想要實現(xiàn)5G的廣泛部署，一定要讓5G終端的價格下降，因此正在討論的R16會引入很多新的概念，比如優(yōu)化處理功耗，放寬手機對最大帶寬的支持等，這樣就能夠設(shè)計出稍微便宜一些的5G終端。目前，R17也正在立項討論中，相關(guān)的討論也會更多。 

3GPP 5G標(biāo)準(zhǔn)時間表

提升5G體驗，核心到底是什么？

當(dāng)然，5G手機體驗提升還有一個關(guān)鍵技術(shù)就是毫米波。所謂毫米波就是波長為1-10毫米的電磁波，指的是24GHz以上的頻段。此前移動通信使用的6GHz以下頻率，波長比毫米波長。5G之所以要用波長更長毫米波，有兩方面的原因，一方面，移動通信技術(shù)發(fā)展到第五代，6GHz以下的頻率大部分已經(jīng)被占用，留給5G的低頻頻率已經(jīng)不多，想要重耕這些頻率也需要時間。

另一方面，更高的頻率的電磁波意味著更高的速率，這也符合移動通信發(fā)展的需求，因此5G除了有6GHz以下頻段保障網(wǎng)絡(luò)的覆蓋外，還需要有毫米波提供超高速率，滿足更多場景和應(yīng)用。

更高的頻率更快的速度

雖然毫米波具備更高速率和更大的帶寬的特性，能夠解決人員密集區(qū)域如演唱會、大型體育賽事現(xiàn)場網(wǎng)速慢的問題，也能應(yīng)用于更多場景。但由于毫米波頻率更高，波長就更短，因此毫米波的信號就容易被樓宇、人體甚至是雨滴所阻擋，并且毫米波的部署需要大量小基站，并不適合大范圍部署。

不過，毫米波的確可以大幅提升5G的使用體驗。李儼指出，毫米波的帶寬輕松就可以達到800MHz甚至1GHz，相比6GHz以下，毫米波帶來的是速率上的增長，具有容量大、時延低的特性，能夠?qū)崿F(xiàn)全新和增強的服務(wù)。

林志鴻補充表示，從運營商大規(guī)模部件網(wǎng)絡(luò)的成本來講，Sub-6GHz可能是一個比較可行的方案，但Sub-6GHz的頻譜比較珍貴，毫米波目前是屬于比較熱點式的補充。從目前的情況看，用NSA作為毫米波的承載網(wǎng)提升體驗更為現(xiàn)實，如果要用SA作為承載網(wǎng)還是需要高的覆蓋率。

當(dāng)然，無論運營商的5G網(wǎng)絡(luò)是NSA還是SA，頻譜采用的是毫米波還是6GHz以下，但決定消費者體驗的核心，在手機要支持所有頻段以及不同的組網(wǎng)方式的前提下，能互聯(lián)互通同樣非常關(guān)鍵，這也是5G手機芯片的一大挑戰(zhàn)。

李儼表示：“我們做通信移動通信產(chǎn)品開發(fā)時，大量的時間都花在互聯(lián)互通的測試，因為終端要面對全球幾百個運營商，主要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商也有六家，他們在不同的地區(qū)配置也不同，還有不同廠家之間的漫游切換?！?/p>

周晨也指出，要支持NSA和SA，芯片的物理層沒有大的差別，它的復(fù)雜性主要在于網(wǎng)絡(luò)側(cè)的互聯(lián)互通測試，特別是要同時進行NSA和SA的測試壓力會更大。這個測試分幾級，先是和儀表的互聯(lián)互通測試，這其中，因為5G發(fā)展比預(yù)期快很多，同一家儀表還不能做所有的測試。另外，要和設(shè)備廠商去做測試，這些測試完就基本可以知道自己設(shè)備和其他設(shè)備之間有很好的互通性。再到運營商的時候，因為配置的不同，也還會有互聯(lián)互通的問題，這就需要不斷測試和解決互聯(lián)互通的問題。

至于互聯(lián)互通測試進展，由于SA網(wǎng)絡(luò)最快要到明年下半年左右網(wǎng)絡(luò)才會完整，所以SA相應(yīng)的實網(wǎng)測試也會比NSA進展慢。林志鴻表示：“運營商會起到一個領(lǐng)頭羊的角色，他們告訴我們使用哪個版本的標(biāo)準(zhǔn)，我們就會更聚焦在那個版本?！?/p>

因此，想要有更好的5G體驗，還需要等到運營商部署完整的SA網(wǎng)絡(luò)，并且與手機芯片進行完整的互聯(lián)互通測試。同時，想要實現(xiàn)5G手機的漫游，手機芯片就要支持不同地區(qū)NSA和SA的組網(wǎng)方式，還要支持完整的頻段，包括4G、5G的6GHz以下頻段以及毫米波頻段。

好消息是，全球運營商的NSA主要都選擇了Option 3x，SA選擇Option 2，頻段上3.5GHz也是一個主流，這有利于5G手機更方便地實現(xiàn)全球漫游。

小結(jié)

5G帶來許多新特性的同時，也為5G芯片的設(shè)計增加了不少難度，這種難度除了技術(shù)演進增加的技術(shù)復(fù)雜度之外，更重要的是像手機SoC以及手機射頻前端芯片，在通信技術(shù)的向前演進時要盡量做到芯片的功耗和體積不變，但性能要更高。包括調(diào)制解調(diào)器、射頻、天線在內(nèi)的系統(tǒng)級5G解決方案，對于5G手機的設(shè)計開發(fā)就顯得尤其重要。

NSA和SA作為5G網(wǎng)絡(luò)的兩種組網(wǎng)方式，差別在于核心網(wǎng)，出現(xiàn)兩種組網(wǎng)方式也是為了滿足不同運營商轉(zhuǎn)向5G的策略。至于5G手機芯片最開始是否同時支持兩種組網(wǎng)方式，對于芯片廠商來說，并不是技術(shù)的難點，而是策略的選擇。5G手機調(diào)制解調(diào)器設(shè)計出來之后，難點在于與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通測試，這其中運營商起到了主導(dǎo)作用。

可以看到，全球運營商部署5G網(wǎng)絡(luò)都以NSA的組網(wǎng)方式為起步，所以手機現(xiàn)階段是否同時支持NSA和SA，并不會帶來影響。但功能上同時支持兩種組網(wǎng)方式，意味著未來也能用上SA網(wǎng)絡(luò)，不過需要等到運營商部署了SA網(wǎng)絡(luò)，并且進行了良好的SA實網(wǎng)互聯(lián)互通測試。目前，沒有明確的SA網(wǎng)絡(luò)商用時間表，從全球范圍內(nèi)看中國更加積極，這會推動SA產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和商用，進而帶動5G產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

簡而言之，現(xiàn)在的商用的5G網(wǎng)絡(luò)都是NSA，手機是否支持SA不影響使用體驗，想要用上速度更快、功耗更低、更加穩(wěn)定的5G網(wǎng)絡(luò)，不僅需要運營商大量投資部署覆蓋更加廣泛的5G網(wǎng)絡(luò)，5G標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)演進，芯片設(shè)計的優(yōu)化以及互聯(lián)互通測試都缺一不可。

只是，5G的商用才剛開始，嘗鮮的成本比較高，體驗也有可能不穩(wěn)定。這時候，除了跟上5G的潮流，你是否想過5G會催生出什么樣的應(yīng)用？

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