台湾5G终於开台了，虽然说对多数的人来说仍是无感，但这电信服务史上至关重要的一个篇章，仍旧是翻开了它备受注目的第一页。然而，对多数的地区来说，包含台湾也是，我们其实仍未读到它真正的内容，什麽时候才能进入主轴，就是现在5G发展的重点了。

对5G有一定程度了解的人都知道，现在的5G布建多是属於NSA的规格，台湾也相同，也就是非独立式（Non-Standalone）的设置。目的是为了加速5G的普及，因此先行使用与4G LTE网路共存的方式，以提高5G无线网路的覆盖率。

先采用NSA架构当然是成本考量，因为它无需另建基地台，但需使用5G的天线和频段。简单的说，就是用现有的4G LTE基地台来提供5G的讯号，是一种折衷的过渡方法，尤其是5G的牌照费高达数百亿，任何一家电信商都必须想尽办法快速商转。

NSA易布建 但真5G应用还是要看SA

NSA架构的好处就是容易布建，从成本与时间的角度来看，它只需要在4G基地台上加装5G NR的模组，就能够向消费者提供「增强型行动宽频通讯（Enhanced Mobile Broadband；eMBB）」的服务，这是5G实现高速数据传输的重要技术。

图一 : 5G网路NSA与SA模式示意。（Source：GSMA）

但这个架构的限制是须要使用4G LTE的核心网路，也就是「演进式数据封包核心（Evolved Packet Core；EPC）」技术。然而这个技术对於5G网路另外两个特色应用「大连结」与「低延迟」，却是有点使不上力，主要的原因就是5G的网路服务倾向所谓的「切片式」，要能分段提供给不同的应用且更贴近终端使用者，但EPC在先天的设计上就不是这麽一回事。

所以理所当然的，要完美的达成5G时代所描绘的所有应用场景，走向独立式（SA）架构，後端采行5G的核心网路（5GC），我们才能真正见识到5G的好处与优势。

那是什麽时候？又要怎麽升级？

在一些新兴国家，如果现在要建设行动通讯网路，那直接选择5G SA架构是最好的方式，但那样的案例实在很少，多数的国家和区域都是面临着从NSA转换为SA的情况。

SA转换不困难 虚拟化技术是关键

但事实上，NSA要转换至SA其实也没这麽困难，它最主要的改动环节，就是在核心网路的部分，但由於5G使用了更高频率的波段，而且又追求频宽、低延迟、广连结的目标，因此天线端也要有所因应。

首先在天线端，5G的讯号设计采用了更高频段的频谱，包含所谓的sub-6 GHz（410 MHz至7125 MHz），以及30 GHz至100 GHz之间的频段，其中24250 MHz至52600 MHz的频率又被称作毫米波 （mmWave）。

但使用高频讯号有一个重大特色，就是能够带来更大的传输量，但同时期穿透力也越差。这意味着5G必须要有新的天线设计，以弥补其容量和覆盖范围的问题。而这个答案就是「Massive MIMO」它是5G网路的关键技术解决方案。

图二 : 5G网路的天线应用设计示意。（Source：Mitsubishi）

而要部属Massive MIMO要从三个方面来考虑，包括性能、安装和成本（Total Cost of Ownership；TCO）指标。在初始阶段，会从覆盖范围和容量最大化的角度来看，所以多会建议从4G的站点进行部署，以确保覆盖连续性，并减少基础建设的规划和优化成本。

不过当4G与5G的天线要同时并存时，其实也牵涉到原本基地台的工程设计，因为功率越强大的AAU（主动天线单元Active Antenna Unit），重量也越重，并安装在上是有一定的限制在，例如韩国就要求AAU的重量不超过25公斤，因此在部署上就会选择32T/16T的5G网路设备。

但对於束波成形（Beamforming）这类讲求精准传输的无线技术应用来说，例如运输和工业等，使用64T和32T的架构，就会比16T的系统好上许多。而後其端相应对的机站电脑和回程（Backhaul）建设的能力，也同样需要有所调整。

而NSA与SA主要的差异当然是在核心网路的部分，但5G的核心网路在定义上，就已朝向「全虚拟化」和「云原生」的方式设计，这意思是说「软体定义」的形式会是5G核心网路的主要成分。再加上3GPP还提供了标准化的CUPS技术（Control and User Plane Separation），让4G核心网路的控制和用户面可以分离，又让升级和迁移容易了许多。

5G商业模式是根本 影响布局与时程

所以对运营商来说，要从NSA升级到SA最困难的任务是在软体系统的设计与部署，他们要考量的是预计要提供的服务的内容与性能规，这里头就涉及了企业的核心运营模式和整体服务成本的规划，可以说是非常的复杂，因为这是一家电信商的经营命脉。

GSMA就曾做过调查指出，领先的电信商都一致认为，4G网路的虚拟化是存在许多挑战和风险，绝非轻易的事。像是确保IT平台上的运营商级服务层级保证机制（Service Level Agreement；SLA）就是一项巨大的挑战。再者虚拟化技术能否满足电信级的规范等。

目前4G核心网路EPC转换为支援5G网路，大致有两种典型的方案情境，也就是直接在基地台上加上NR讯号的类型（情境A），另一种则是除了加上NR的天线之外，还会把後端的实体EPC进行虚拟化（情境B）。

情境A是最快速的方式，它是直接使用升级为支援NSA的实体EPC，它的性能与容量都取决实体的EPC，但缺点就是不利於後续的独立网SA的建设；情境B则是要建立新的虚拟化EPC网路，使其支援NSA的系统，它在设计的初期也许较为缓慢，但一旦建置完成，後续要升级至5G独立式的SA时，就会相当顺畅且简易。

图三 : NSA的EPC升级策略。（Source：GSMA）

结语

从5G的功能与核心网路的规划来看，可以知道5G时代最大的挑战是创新服务的构思，也就是电信商究竟要如何发展其商业模式，以进一步扩大他们的服务领域，同时相关的数位内容与应用提供商，又该如何透过5G的eMBB、mMTC和uRLLC技术，来创造更具价值的服务，而这一切都会影响电信商从NSA前进至SA的时程与规模策略。

因为如果只是要下载速度更快，看片打游戏不延迟的话，那实在不需要，也没有升级至SA的商业价值。但如果我们想要更快的发展先进的行动网路服务，例如智慧城市、车联网和AIoT等，则5G的SA架构就有被实施的迫切性，而这才是5G网路存在的真正目的。