台灣5G終於開台了，雖然說對多數的人來說仍是無感，但這電信服務史上至關重要的一個篇章，仍舊是翻開了它備受注目的第一頁。然而，對多數的地區來說，包含台灣也是，我們其實仍未讀到它真正的內容，什麼時候才能進入主軸，就是現在5G發展的重點了。

對5G有一定程度了解的人都知道，現在的5G布建多是屬於NSA的規格，台灣也相同，也就是非獨立式（Non-Standalone）的設置。目的是為了加速5G的普及，因此先行使用與4G LTE網路共存的方式，以提高5G無線網路的覆蓋率。

先採用NSA架構當然是成本考量，因為它無需另建基地台，但需使用5G的天線和頻段。簡單的說，就是用現有的4G LTE基地台來提供5G的訊號，是一種折衷的過渡方法，尤其是5G的牌照費高達數百億，任何一家電信商都必須想盡辦法快速商轉。

NSA易布建 但真5G應用還是要看SA

NSA架構的好處就是容易佈建，從成本與時間的角度來看，它只需要在4G基地台上加裝5G NR的模組，就能夠向消費者提供「增強型行動寬頻通訊（Enhanced Mobile Broadband；eMBB）」的服務，這是5G實現高速數據傳輸的重要技術。

圖一 : 5G網路NSA與SA模式示意。（Source：GSMA）

但這個架構的限制是須要使用4G LTE的核心網路，也就是「演進式數據封包核心（Evolved Packet Core；EPC）」技術。然而這個技術對於5G網路另外兩個特色應用「大連結」與「低延遲」，卻是有點使不上力，主要的原因就是5G的網路服務傾向所謂的「切片式」，要能分段提供給不同的應用且更貼近終端使用者，但EPC在先天的設計上就不是這麼一回事。

所以理所當然的，要完美的達成5G時代所描繪的所有應用場景，走向獨立式（SA）架構，後端採行5G的核心網路（5GC），我們才能真正見識到5G的好處與優勢。

那是什麼時候？又要怎麼升級？

在一些新興國家，如果現在要建設行動通訊網路，那直接選擇5G SA架構是最好的方式，但那樣的案例實在很少，多數的國家和區域都是面臨著從NSA轉換為SA的情況。

SA轉換不困難 虛擬化技術是關鍵

但事實上，NSA要轉換至SA其實也沒這麼困難，它最主要的改動環節，就是在核心網路的部分，但由於5G使用了更高頻率的波段，而且又追求頻寬、低延遲、廣連結的目標，因此天線端也要有所因應。

首先在天線端，5G的訊號設計採用了更高頻段的頻譜，包含所謂的sub-6 GHz（410 MHz至7125 MHz），以及30 GHz至100 GHz之間的頻段，其中24250 MHz至52600 MHz的頻率又被稱作毫米波 （mmWave）。

但使用高頻訊號有一個重大特色，就是能夠帶來更大的傳輸量，但同時期穿透力也越差。這意味著5G必須要有新的天線設計，以彌補其容量和覆蓋範圍的問題。而這個答案就是「Massive MIMO」它是5G網路的關鍵技術解決方案。

圖二 : 5G網路的天線應用設計示意。（Source：Mitsubishi）

而要部屬Massive MIMO要從三個方面來考慮，包括性能、安裝和成本（Total Cost of Ownership；TCO）指標。在初始階段，會從覆蓋範圍和容量最大化的角度來看，所以多會建議從4G的站點進行部署，以確保覆蓋連續性，並減少基礎建設的規劃和優化成本。

不過當4G與5G的天線要同時並存時，其實也牽涉到原本基地台的工程設計，因為功率越強大的AAU（主動天線單元Active Antenna Unit），重量也越重，並安裝在上是有一定的限制在，例如韓國就要求AAU的重量不超過25公斤，因此在部署上就會選擇32T/16T的5G網路設備。

但對於束波成形（Beamforming）這類講求精準傳輸的無線技術應用來說，例如運輸和工業等，使用64T和32T的架構，就會比16T的系統好上許多。而後其端相應對的機站電腦和回程（Backhaul）建設的能力，也同樣需要有所調整。

而NSA與SA主要的差異當然是在核心網路的部分，但5G的核心網路在定義上，就已朝向「全虛擬化」和「雲原生」的方式設計，這意思是說「軟體定義」的形式會是5G核心網路的主要成分。再加上3GPP還提供了標準化的CUPS技術（Control and User Plane Separation），讓4G核心網路的控制和用戶面可以分離，又讓升級和遷移容易了許多。

5G商業模式是根本 影響布局與時程

所以對運營商來說，要從NSA升級到SA最困難的任務是在軟體系統的設計與部署，他們要考量的是預計要提供的服務的內容與性能規，這裡頭就涉及了企業的核心運營模式和整體服務成本的規劃，可以說是非常的複雜，因為這是一家電信商的經營命脈。

GSMA就曾做過調查指出，領先的電信商都一致認為，4G網路的虛擬化是存在許多挑戰和風險，絕非輕易的事。像是確保IT平台上的運營商級服務層級保證機制（Service Level Agreement；SLA）就是一項巨大的挑戰。再者虛擬化技術能否滿足電信級的規範等。

目前4G核心網路EPC轉換為支援5G網路，大致有兩種典型的方案情境，也就是直接在基地台上加上NR訊號的類型（情境A），另一種則是除了加上NR的天線之外，還會把後端的實體EPC進行虛擬化（情境B）。

情境A是最快速的方式，它是直接使用升級為支援NSA的實體EPC，它的性能與容量都取決實體的EPC，但缺點就是不利於後續的獨立網SA的建設；情境B則是要建立新的虛擬化EPC網路，使其支援NSA的系統，它在設計的初期也許較為緩慢，但一旦建置完成，後續要升級至5G獨立式的SA時，就會相當順暢且簡易。

圖三 : NSA的EPC升級策略。（Source：GSMA）

結語

從5G的功能與核心網路的規劃來看，可以知道5G時代最大的挑戰是創新服務的構思，也就是電信商究竟要如何發展其商業模式，以進一步擴大他們的服務領域，同時相關的數位內容與應用提供商，又該如何透過5G的eMBB、mMTC和uRLLC技術，來創造更具價值的服務，而這一切都會影響電信商從NSA前進至SA的時程與規模策略。

因為如果只是要下載速度更快，看片打遊戲不延遲的話，那實在不需要，也沒有升級至SA的商業價值。但如果我們想要更快的發展先進的行動網路服務，例如智慧城市、車聯網和AIoT等，則5G的SA架構就有被實施的迫切性，而這才是5G網路存在的真正目的。