5G NSA (non-standalone)

Was ist NSA und worin liegt der Unterschied zu 5G standalone?

Die neuste Mobilfunkgeneration 5G ist in Deutschland wird in Deutschland seit 2019 ausgebaut und war Ende 2023 in nunmehr fast 95 Prozent der Fläche verfügbar. Auch in anderen Ländern wird intensiv an den 5G-Mobilfunknetzen gebaut. All diese Netze hatten noch bis Anfang 2021 noch eines gemeinsam: Sie basierten ausschließlich auf bestehenden LTE-Netzen, sind also nicht „selbstständig“. Im Fachjargon besser bekannt als „Non-Standalone“, abgekürzt mit „NSA“. Erst langsam werden seither immer mehr Funkstationen im "Standalone" Verfahren betrieben.

Doch was bedeutet 5G NSA konkret und wo liegen die Unterschiede zu „5G Standalone“ (5G SA)? Wir von 5G-Anbieter.info haben bei Standardisierungsorganisationen, Netzwerkausrüstern und Netzbetreibern recherchiert und alle wichtigen Infos, Gemeinsamkeiten sowie Unterschiede zusammengetragen.

Funkmast mit 5G-Antenne (die kleinere)

1. Das Mobilfunknetz: Kernnetz und Zugangsnetz

Mobilfunknetze können grob in zwei verschiedene Bereiche aufgeteilt werden - in Kernnetz sowie Zugangsnetz. Das Kernnetz ist für den Betreiber sehr wichtig. Hier werden etwa Dinge wie die Vermittlung der Datenpakete sowie die Erfassung der Verkehrsdaten abgewickelt. Auch diverse Datenbanken sind in dieser Infrastruktur hinterlegt. Zum Beispiel wird für jeden Teilnehmer der individuelle Tarif gespeichert, wonach dann die Abrechnung erfolgt.

Zugangsnetze zeichnen sich dagegen durch deutlich weniger Logik aus, sind aber nicht weniger relevant. Denn es sorgt dafür, dass die Nutzer die angebotenen Dienste überhaupt nutzen können. Zum Zugangsnetz zählen zum Beispiel die Mobilfunk-Basisstationen (Masten mit 5G-Antennen), sowie deren Anbindung an das Kernnetz.

2. 5G NSA: Neues Zugangsnetz mit (altem) bisherigem 4G-Kernnetz

Die neue Mobilfunkgeneration 5G bringt Veränderungen sowohl im Kernnetz als auch im Zugangsnetz mit sich. Es müssen aber nicht zwingend beide Komponenten gleichzeitig aufgerüstet werden. Damit Netzbetreiber ihren Kunden möglichst schnell 5G-Netze zur Verfügung stellen können, also ohne erstmal die komplette Infrastruktur komplett umzubauen, gibt es andere Möglichkeiten: Man kann zunächst das neue Zugangsnetz neu ausstatten und mit dem bisherigen (4G-)Kernnetz betreiben.

Der Kunde kann dann vom 5G-Zugangsnetz sowie damit von deutlich höheren Geschwindigkeiten profitieren. Alle anderen Vorteile von 5G, zum Beispiel geringe Pingzeiten, kommen jedoch damit noch nicht zum Tragen.

Abbildung 1: Möglichkeiten für den 5G-Netzausbau bei 5G NSA

In Abbildung 1 werden die verschiedenen Möglichkeiten für den 5G-Netzausbau per Non-Standalone-Ausbau (NSA) dargestellt. Abbildung 2 unten zeigt dagegen die Varianten für den Standalone-Ausbau (SA).

Abbildung 2: 5G-Netzausbau über 5G standalone

Die Möglichkeiten mit den Nummern 1 und 3 basieren auf dem bisherigen Kernnetz (Evolved Packet Core, EPC), während die anderen Möglichkeiten mit den Nummern 2, 4 und 5 auf dem neuen 5G Core basieren. Das Zugangsnetz, dargestellt durch das Antennen-Symbol, besteht entweder aus LTE, NR (5G New Radio) oder aus beidem kombiniert. Echtes "standalone 5G" zeigt Nummer 2 in Bild 2.

3. Was bedeutet "Nutzerebene" und Kontrollebene?

Die 5G-Nutzerebene (User Plane Function, oder Datenebene), repräsentiert die primäre Leitung für die Verarbeitung der Daten im Netz. Sie ist wichtig für die Fähigkeit der 5G-Netze, hohe Datenraten und niedrige Latenzen zu gewährleisten. Dagegen managt de Steuerebene (Control plane), wie diese Daten weitergeleitet, verwaltet und verarbeitet werden. Oder anders gesagt entscheidet die Steuerebene, wie Pakete transportiert werden, während die Datenebene diese Funktion ausführt, indem sie die Datenpakete weittransportiert.

4. 5G und LTE kombiniert

Weltweit haben nahezu alle 5G-Netzbetreiber zu Beginn die Variante 3 aus der Abbildung 1 für den Ausbau der ersten 5G-Netze gewählt. Es handelt sich dabei folglich um 5G-NSA Funknetze, welche auf dem bisherigen EPC-Kernnetz basieren und als Zugangsnetz LTE mit 5G NR kombinieren. Dabei ist zu beachten: das 4G-Netz ist zwingend notwendig, um das 5G-Netz nutzen zu können. Wie in Abbildung 1 sichtbar ist, wird das LTE-Netz für die Signalisierung bzw. die Kontrollschicht verwendet.

Die Kombination von 4G und 5G hat(te) für die Nutzer in den Anfangsjahren des neuen Netzes durchaus Vorteile. So kann das Spektrum von 5G und LTE kombiniert werden, im Ergebnis führt das zu deutlich höheren Datenraten für den Kunden. Auch ist denkbar, die Reichweite des 5G-Netzes zu erhöhen, indem der Uplink ausschließlich über weiter reichende LTE-Frequenzen abgeführt wird (sogenanntes Uplink Decoupling).

Abbildung 2: Speedtest im 5G NSA Netz. Bild: 5G-Anbieter.info

5. Nachteile von 5G non-standalone

5G NSA Mobilfunknetze sind (bzw. waren) nur in der Anfangszeit der 5. Mobilfunkgeneration sinnvoll. Sie erlaubten dem Netzbetreiber einen sehr schnellen Ausbau und die zügige Vermarktung von 5G, ohne dass das Kernnetz entsprechend umgerüstet werden muss. Mittel- und langfristig waren jedoch vollwertige Netzinfrastrukturen aus 5G-Zugangs- und 5G-Kernnetz das Ziel.

Hinzu kommt: mit NSA können diverse Funktionen, welche 5G erst ermöglicht, noch nicht umgesetzt werden. Der einzige wirkliche Vorteil besteht darin, dank zusätzlichem Funkspektrum, höhere Geschwindigkeiten im Mobilfunknetz anbieten zu können. Im Fachjargon wird diese Eigenschaft enhanced Mobile Broadband, kurz eMBB, genannt. Weitere mit 5G verbundene Eigenschaften, wie etwa uRLLC (ultra reliable low latency communication), sprich besonders kurze Reaktionszeiten, werden erst mit einem 5G-Kernnetz möglich sein.

6. Vorteile und Nachteile von 5G NSA im Überblick

Fassen wir also nochmal kurz zusammen, wo Licht und Schatten bei dem Ansatz liegen, 5G ohne eigenes Kernnetz mit 4G als Basis zu betreiben.

7. Wann kommt 5G standalone?

Seit dem 2. Quartal 2021 gewinnt auch in Deutschland der Ausbau mit Standalone-Netzen an Fahrt. Den Anfang machte dabei Vodafone im Jahr 2021. Seit Ende 2023 bietet auch O2 5G SA. Nur die Telekom hat noch kein echtes 5G geluncht. Mehr dazu hier.

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