5G SA und NSA: Unterschiede, Leistung und Bereitstellung in Frankreich

Seit dem kommerziellen Start von 5G in Frankreich im Jahr 2020 koexistieren zwei Bereitstellungsmodi: NSA (Non-Standalone), das sich auf die bestehende 4G-Infrastruktur stützt, um den Start zu beschleunigen, und SA (Standalone), das ein natives und autonomes 5G-Netz darstellt. Diese beiden Architekturen bieten sehr unterschiedliche Leistungen und Fähigkeiten — und die Unterscheidung ist entscheidend für die Wahl von 5G-Geräten oder die Planung einer Mobilfunknetz-Infrastruktur.

Definitionen: SA und NSA in Kürze

NSA — Non-Standalone (nicht autonom): der am weitesten verbreitete 5G-Bereitstellungsmodus 2024–2026. Das 5G New Radio (NR) wird an bestehenden Standorten bereitgestellt, aber das Kernnetz bleibt der 4G EPC-Kern (Evolved Packet Core). 5G NSA hängt daher dauerhaft vom 4G-Netz für Signalisierung und Verbindungssteuerung ab.

SA — Standalone (autonom): der native 5G-Modus, definiert in den 3GPP Release 15-Spezifikationen und darüber hinaus. Die 5G NR-Funk ist mit einem nativen 5G-Kern (5GC) gekoppelt, der auf einer dienstorientierten Architektur (SBA) basiert. Das 5G SA-Netz ist vollständig unabhängig vom 4G-Netz — es kann ohne zugrunde liegende LTE-Infrastruktur betrieben werden.

Diese beiden Modi sind vom 3GPP unter dem Begriff Bereitstellungsoptionen standardisiert. NSA entspricht hauptsächlich Option 3x (4G EPC-Kern + NR-Funk in Aggregation mit LTE), SA der Option 2 (reiner 5GC-Kern + NR-Funk).

NSA-Architektur: 5G auf 4G LTE-Kern

Im NSA-Modus hält das 5G-Endgerät gleichzeitig eine 4G LTE-Verbindung (Hauptanker) und eine 5G NR-Verbindung (Datenkanal) aufrecht. Diese Technik wird als Dual Connectivity (DC) oder genauer EN-DC (E-UTRA New Radio Dual Connectivity) bezeichnet.

Funktionsweise in der Praxis:

• Das Endgerät verbindet sich zunächst mit einer 4G LTE-Zelle — dies ist der Master Node (MN)
• Ist eine 5G NR-Zelle in Reichweite verfügbar, wird sie als Secondary Node (SN) hinzugefügt, um den Datendurchsatz zu erhöhen
• Die gesamte Signalisierung (Authentifizierung, Mobilität, QoS) läuft über den 4G EPC-Kern
• Verschwindet das 5G NR-Signal, wechselt die Verbindung automatisch ohne Unterbrechung auf 4G

Vorteile von NSA: schnelle Bereitstellung (Wiederverwendung der gesamten bestehenden 4G-Infrastruktur), sofortige Abdeckung (basiert auf den bereits vorhandenen Tausenden von LTE-Standorten), niedrige Anfangskosten. Aus diesem Grund haben alle französischen Betreiber 2020–2021 mit NSA begonnen.

Grenzen von NSA: hohe Latenz (geerbt vom 4G EPC-Kern, typischerweise 15–30 ms), Unmöglichkeit, Network Slicing zu aktivieren, kein Zugriff auf erweiterte 5G-Funktionen (URLLC, mMTC). Das Telefon muss außerdem 4G- und 5G-Bänder gleichzeitig unterstützen, was den Batterieverbrauch beeinflusst.

SA-Architektur: natives und autonomes 5G

Im SA-Modus verbindet sich das Endgerät direkt mit dem nativen 5G-Kernnetz (5G Core / 5GC), ohne jegliche Abhängigkeit vom 4G-Netz. Die 5GC-Architektur unterscheidet sich grundlegend vom EPC-Kern: Sie basiert vollständig auf Microservices und verwendet REST-API-Schnittstellen für die Kommunikation zwischen Netzwerkfunktionen (NFs — Network Functions).

Die wichtigsten Netzwerkfunktionen des 5GC:

• AMF (Access and Mobility Management Function) — Verwaltung von Zugriffen und Mobilität
• SMF (Session Management Function) — Verwaltung von Datensitzungen
• UPF (User Plane Function) — Verarbeitung und Routing des Benutzerverkehrs
• PCF (Policy Control Function) — Verwaltung von QoS-Richtlinien und Abrechnung
• NSSF (Network Slice Selection Function) — Auswahl von Netzwerk-Slices

Vorteile von SA: ultraniedrige Latenz (1–5 ms theoretisch), Network Slicing (Aufteilung des Netzes in nutzungsspezifische virtuelle Slices), volle Unterstützung von URLLC-Anwendungsfällen (industrielle Steuerung, Fernchirurgie, autonome Fahrzeuge) und mMTC (massives IoT). Auch der Batterieverbrauch wird reduziert — nur ein aktiver Funk statt zwei im NSA.

Einschränkungen von SA: erfordert eine vollständige Bereitstellung eines nativen 5G-Kerns, eine ausreichende 5G NR-Abdeckung (kein transparentes 4G-Fallback) und SA-kompatible Endgeräte — was einen Teil des vor 2022 installierten 5G-Bestands ausschließt.

Vergleichstabelle SA vs. NSA

Leistung: Latenz, Durchsatz und Network Slicing

Latenz — dies ist der wirkungsvollste Unterschied für kritische Anwendungen. Im NSA läuft die Signalisierung über den 4G EPC-Kern, der eine nicht komprimierbare Latenz von 15 bis 30 ms einführt. Im SA verarbeitet das 5GC die Signalisierung lokal (Edge Computing möglich), was unter optimalen Bedingungen Latenzen von 1 bis 5 ms ermöglicht. Für die meisten Verbraucheranwendungen (Streaming, Gaming) ist dieser Unterschied nicht wahrnehmbar. Er wird entscheidend für industrielle Robotik, vernetzte Fahrzeuge und Echtzeit-Augmented-Reality.

Durchsatz — in der Praxis bietet der SA-Modus unter aktuellen Feldbedingungen nicht zwangsläufig einen höheren Durchsatz als NSA. Der 5G-Durchsatz hängt vor allem vom verwendeten Frequenzband (3,5 GHz Mid-Band vs. mmWave) und der Zelldichte ab. SA verbessert die Spektrumeffizienz und das QoS-Management, aber der tatsächliche Durchsatzunterschied zwischen SA und NSA bleibt für einen einzelnen Nutzer gering.

Network Slicing — dies ist die Funktion, die 5G SA für professionelle Anwendungsfälle wirklich auszeichnet. Das physische Netz kann in isolierte virtuelle Slices aufgeteilt werden, jede mit eigenen Garantien für Durchsatz, Latenz und Sicherheit. Ein Betreiber kann so auf derselben physischen Infrastruktur anbieten: einen IoT-Slice mit niedrigem Verbrauch für Industriesensoren, einen URLLC-Slice für einen Chirurgieroboter und einen eMBB-Slice für 4K-Videoübertragung — ohne Interferenz untereinander. Diese Fähigkeit fehlt im NSA-Modus vollständig.

5G-Bereitstellung in Frankreich: Wo stehen die Betreiber?

In Frankreich haben alle vier nationalen Betreiber zwischen November 2020 und Mitte 2021 5G NSA eingeführt. Die Migration zu SA ist im Gange, mit unterschiedlichen Zeitplänen je nach Akteur:

• Orange — 5G SA-Bereitstellung seit 2023 im Gange, zunächst in den großen Metropolen (Paris, Lyon, Marseille). Der Betreiber strebt eine fortschreitende nationale SA-Abdeckung bis 2027 an.
• SFR — Ankündigung der SA-Bereitstellung 2024–2025, mit anfänglichem Fokus auf Industriezonen und Enterprise-Anwendungsfälle (privates 5G-Netz).
• Bouygues Telecom — progressive SA-Migration mit Priorität auf Standorten mit hoher Dichte und Unternehmenspartnerschaften für Network Slicing.
• Free Mobile — SA-Bereitstellung integriert in die Netzstrategie, mit dem Vorteil, ein neueres 4G-Netz zu migrieren.

Im Jahr 2026 werden die meisten 5G-Tarife in Frankreich weiterhin im NSA-Netz vermarktet. 5G SA ist hauptsächlich über Unternehmensangebote (privates 5G-Netz, dediziertes Slicing) oder in dichten Gebieten verfügbar, die von den Betreibern vorrangig abgedeckt werden.

Für einen Endverbraucher bleibt der praktische Unterschied zwischen NSA und SA heute begrenzt. 5G SA kommt bei B2B-Bereitstellungen voll zur Geltung: vernetzte Fabriken, Logistiklager, autonome Häfen, wo garantierte Latenz und Slicing vertragliche Anforderungen sind.

Glasfaser und Fronthaul: die Infrastruktur hinter 5G

Ob SA oder NSA, 5G stützt sich für seine Infrastrukturverbindungen massiv auf die optische Glasfaser. Das 5G-Funknetz ist in drei funktionale Segmente zerlegt, die jeweils Glasfaserverbindungen mit sehr hoher Bandbreite und sehr geringer Latenz erfordern:

• Fronthaul — Verbindung zwischen den Funkantennen (RRU/AAU) und der Basisbandverarbeitungseinheit (DU). Erfordert Durchsätze von 25 bis 100 Gbps und eine Latenz unter 100 µs. Verwendet hauptsächlich dedizierte Punkt-zu-Punkt-Glasfaserverbindungen oder XGS-PON-Netze.
• Midhaul — Verbindung zwischen verteilten Einheiten (DUs) und zentralisierten Einheiten (CUs). Latenz < 1 ms, Durchsatz 10–25 Gbps je nach Anzahl der aggregierten Zellen.
• Backhaul — Verbindung zwischen CU und Kernnetz (5GC oder EPC). Kann OS2-Langstreckenglasfaser oder Richtfunkverbindungen für schwer zugängliche Standorte nutzen.

Die SFP+ 10G- und 25G-Module werden in aktiven Funkgeräten (AAU, DU) für Fronthaul-Verbindungen über kurze Distanzen verwendet. Singlemode-OS2-Glasfaserkabel sorgen für den Transport auf den Mid- und Backhaul-Segmenten.

Für die Bereitstellung privater 5G-Netze in Unternehmen oder auf Campus bildet die passive Glasfaserinfrastruktur (OS2-Kabel, PLC-Splitter, XGS-PON OLT) das Rückgrat, auf das sich die 5G-Funkgeräte stützen. Ein gut dimensioniertes GPON- oder XGS-PON-Netz kann gleichzeitig das 5G-Fronthaul und die FTTH-Dienste des Standorts bedienen.

Häufig gestellte Fragen — 5G SA und NSA