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5G NSA vs. 5G SA: Die Unterschiede der Bereitstellungsmodi

5G Non-Standalone nutzt eine Kombination aus vorhandener 4G-LTE-Architektur mit einem 5G-RAN. 5G Standalone hingegen verwendet ein 5G-RAN und einen Cloud-nativen 5G-Kern.

Vor seiner Markteinführung wurde 5G lange Zeit als eine wichtige Verbesserung der Mobilfunktechnik angepriesen. Nachdem 5G die Anfangsphase hinter sich gelassen hat, haben die Mobilfunknetzbetreiber (Mobile Network Operators, MNO) begonnen, 5G deutschlandweit auszurollen.

Bei der Bereitstellung von 5G stehen den MNOs zwei grundlegende Optionen zur Verfügung: Non-Standalone (NSA) und Standalone (SA).

NSA war dank der vorhandenen Mobilfunkinfrastruktur die erste Wahl für die anfängliche 5G-Bereitstellung unter den Mobilfunknetzbetreibern. Da 5G-SA-Bereitstellungen jedoch immer mehr an Bedeutung gewinnen, ist es wichtig, die Unterschiede zwischen den beiden Modi zu verstehen. Beide Ansätze eignen sich zum Aufbau eines 5G-Netzes, aber der gewählte Bereitstellungsmodus bestimmt, wie effizient das 5G-Netz arbeitet.

Sowohl NSA als auch SA nutzen die 5G-NR-Schnittstelle (5G New Radio), mit deren Hilfe sich Funktionen und Merkmale auf Grundlage der vom 3rd Generation Partnership Project (3GPP) festgelegten Standards bereitstellen lassen. 5G NR deckt zahlreiche Anwendungsfälle ab, aber am wichtigsten ist: es ermöglicht einen Übergang von 4G LTE zu 5G.

5G Non-Standalone

Bei 5G NSA steckt der entscheidende Hinweis bereits im Namen: es handelt sich um 5G, das hinsichtlich der Infrastruktur nicht eigenständig ist. NSA ist ein 5G-RAN (Radio Access Network), das auf einem Legacy-4G-LTE-Kern – dem Evolved Packet Core (EPC) – läuft und Control-Plane-Funktionen verwaltet. NSA umfasst sowohl eine 4G- als auch eine 5G-Basisstation, wobei die 4G-Basisstation jedoch Vorrang hat. Da die NR-Control-Plane im EPC integriert ist, werden die Funkfrequenzsignale an die primäre 4G-Basisstation weitergeleitet.

5G NSA, auch als 3GPP Release 15 bezeichnet, gilt als die erste Stufe von 5G. Die ersten 5G-Bereitstellungen verwendeten NSA, weil die MNOs ihre vorhandene Infrastruktur für den Aufbau eines 5G-Netzes nutzen konnten. Carrier mit 4G-LTE-Netzen waren in der Lage, ein 5G-RAN auf ihren bestehenden Architekturen zu implementieren. 5G NSA kann als Sprungbrett für die Carrier dienen, die nicht bereit sind, bei der Umstellung von 4G-LTE- auf 5G-Netze hohe Investitionen zu tätigen.

Der Nachteil von 5G NSA besteht jedoch darin, dass es – anders als ein reines, uneingeschränktes 5G-SA-Netz – bestimmte Funktionen nicht bieten kann. Beispielsweise ermöglicht NSA nicht die geringe Latenz, die einer der größten Vorteile von 5G ist. Ein weiterer Nachteil von NSA ist der höhere Energiebedarf für die Versorgung von 5G-Netzen mit 4G-Infrastruktur. Laut IEEE ist 5G NR energieeffizienter als LTE. Aber der Einsatz von zwei verschiedenen Arten der Mobilfunktechnologie erhöht den Stromverbrauch in einem Netzwerk massiv.

5G NSA sollte auch nicht mit Dynamic Spectrum Sharing (DSS) verwechselt werden, einer anderen Methode zur Bereitstellung von 5G mit 4G-Technologie. Während NSA ein 5G-Netz mit 4G-Infrastruktur unter Verwendung von Dual Connectivity realisiert, ermöglicht DSS die Koexistenz von 4G LTE und 5G NR im gleichen Frequenzband. 5G-Netze verfügen über eine Vielzahl von Frequenzbändern, die sich nutzen lassen, und DSS verteilt die Frequenzen basierend auf den Nutzeranforderungen.

Vorteile von 5G NSA

  • Geringere Kosten: Mobilfunkbetreiber können ein 5G-Netz auf ihrer bestehenden 4G-Infrastruktur aufbauen, anstatt in einen neuen, teuren 5G-Kern zu investieren.
  • Einfache Bereitstellung: NSA-Netze nutzen die 4G-Infrastruktur, mit der MNOs bereits vertraut sind, was sowohl die Konfiguration als auch Update-Prozesse vereinfacht.
  • Schneller Rollout. MNOs können mit NSA schneller ein betriebsbereites 5G-Netz einrichten, da sie die bestehende 4G-Infrastruktur nutzen.
  • Wegbereiter für 5G SA: MNOs haben 5G-NSA-Netze als Basis eingerichtet, während SA-Netze entwickelt wurden. Beim Rollout von SA-Netzen können Mobilfunkanbieter veraltete 4G-Netzwerkelemente durch 5G-Infrastruktur ersetzen, um ihre bestehenden 5G-Netze zu verwalten.
Abbildung 1: Der Unterschied zwischen 5G NSA und 5G SA.
Abbildung 1: Der Unterschied zwischen 5G NSA und 5G SA.

5G Standalone

5G-SA-Netze enthalten sowohl ein 5G-RAN als auch einen Cloud-nativen 5G-Kern, was bei NSA-Netzen fehlt und durch einen 4G-Kern ersetzt wird. SA-Netze können aufgrund ihrer 5G-Kerne wesentliche 5G-Funktionen ausführen, wie die Verringerung von Latenz, Verbesserung der Performance und die zentrale Steuerung von Netzwerkmanagementfunktionen.

SA erfordert, dass MNOs eine völlig neue Architektur einrichten und sich mit deren Management vertraut machen. Während die Carrier auf die Marktreife der SA-Technologie warteten, entschieden sich die meisten dafür, ihre 4G-Netze einfach für die Unterstützung von 5G neu zu konfigurieren, da dies billiger und bequemer war.

Neue Provider ohne etablierte 4G-Kernnetze konnten diese Strategie allerdings nicht verfolgen. Da sie sich nicht auf einen 4G-Kern verlassen konnten, mussten sie ihre 5G-Infrastruktur von Grund auf neu aufbauen. SA schickt sich nun an, die Nummer eins bei den MNOs zu werden, da die Carrier es bereitstellen, um von den Vorteilen zu profitieren, die es gegenüber NSA bietet.

Der größte Nachteil von SA ist die kostspielige Implementierung. Außerdem müssen sich Netzwerkexperten erst intensiv mit der neuen Infrastruktur des 5G-Kerns beschäftigen, was zeitaufwendig ist. Trotzdem steigen die Mobilfunknetzbetreiber auf SA um, weil NSA zwar ein Schritt in Richtung 5G-Networking sein kann, aber aufgrund seiner Abhängigkeit von 4G LTE nicht als echtes 5G gilt.

Vorteile von 5G SA

  • Geringerer Stromverbrauch: Da SA nicht mit 4G LTE betrieben werden muss, nutzt es nur eine Methode der Mobilfunkkonnektivität und verbraucht weniger Strom, um ein Netzwerk zu unterstützen.
  • Unterstützung von mehr 5G-Anwendungsfällen: Im Gegensatz zu NSA kann SA essenzielle 5G-Services bereitstellen – zum Beispiel die Verbesserung der Latenz und die Erhöhung der Bandbreitenkapazitäten –, um ultraschnelle, skalierbare Netzwerke zu betreiben.

NSA versus SA: 5G-NR-Spezifikationen

Der größte Unterschied zwischen NSA und SA besteht letztlich darin, wie die beiden Modi 5G bereitstellen. NSA verwendet ein 5G-RAN sowie einen 4G-LTE-Kern, während es sich bei SA um ein Ende-zu-Ende-5G-Netz mit einem 5G-RAN und einem NR-Kern handelt. Die jeweiligen Bereitstellungsmethoden bestimmen, wie die einzelnen Modi die vom 3GPP festgelegten NR-Spezifikationen unterstützen.

Zu den 5G-NR-Spezifikationen gehören die folgenden Punkte:

  • Erweitertes mobiles Breitband: Dies fungiert als Erweiterung von 4G, die die Datenraten erhöht, um die Netzwerkgeschwindigkeiten zu verbessern.
  • Umfassende maschinengestützte Kommunikation: Damit ist es möglich, bis zu eine Million Geräte anzubinden und eine schnelle, nahtlose Kommunikation zwischen ihnen zu gewährleisten.
  • Ultrazuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz: Dadurch lässt sich die Zuverlässigkeit des Netzwerks sicherstellen, indem die Latenz auf unter fünf Millisekunden reduziert wird.

Alle drei Eigenschaften unterstützen eine Reihe von Branchen und Diensten, darunter aufstrebende Bereiche wie IoT. 5G SA ist jedoch der einzige Bereitstellungsmodus, der alle drei Spezifikationen unterstützt. 5G NSA kann nur erweitertes mobiles Breitband ermöglichen, weil es über einen 4G-Kern verfügt, der sich zur Unterstützung der Spezifikation erweitern lässt. SA hingegen ermöglicht alle drei Features, da es einen leistungsfähigeren und flexibleren 5G-Kern besitzt.

Laut einer Studie von Exfo und Heavy Reading vom Oktober 2021 wollen 88 Prozent der Mobilfunknetzbetreiber in Nordamerika und Europa 5G SA bis 2023 bereitstellen. Circa 49 Prozent planen die Einführung für 2022, weitere 39 Prozent bis 2023. Obwohl sich NSA einfacher und zu geringeren Kosten bereitstellen lässt, setzen die Carrier auf 5G SA, um von den nützlichsten und am sehnlichsten erwarteten Funktionen der Technologie zu profitieren.

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