5G SA vs NSA : impact sur vos mesures drive test
Comprendre les différences entre 5G Standalone et Non-Standalone et leur impact concret sur les KPIs, la méthodologie et l'interprétation des résultats de drive test.
L’arrivée de la 5G a introduit deux modes de déploiement fondamentalement différents : le NSA (Non-Standalone) et le SA (Standalone). Pour un ingénieur RF réalisant un drive test, cette distinction change profondément ce que vous mesurez, comment vous l’interprétez et quels KPIs sont réellement pertinents. Ce guide détaille les différences concrètes sur le terrain.
Rappel d’architecture : NSA vs SA
5G NSA (Option 3x)
En mode NSA, la 5G NR fonctionne en tandem avec un cœur réseau LTE (EPC). Le terminal maintient une connexion LTE comme ancre et ajoute un porteur NR en agrégation. Concrètement :
- Le plan de contrôle (signalisation) passe par le LTE eNB (via EPS / NAS EMM)
- Le plan utilisateur peut être séparé entre LTE et NR (split bearer) ou rester entièrement sur NR (SCG bearer)
- L’enregistrement réseau se fait via LTE Attach, puis activation EN-DC (E-UTRA NR Dual Connectivity)
5G SA (Option 2)
En mode SA, la 5G NR est autonome avec un cœur réseau 5GC (5G Core). Le terminal se connecte directement au gNodeB :
- Le plan de contrôle utilise le protocole NAS 5GMM (5G Mobility Management)
- L’enregistrement se fait via une procédure 5G NAS Registration
- Le réseau LTE n’est plus nécessaire pour l’accès initial
Impact sur la signalisation Layer 3
Ce qui change dans les messages RRC
En NSA, le décodeur L3 capture deux flux de signalisation parallèles :
- RRC LTE :
RRCConnectionSetup,RRCConnectionReconfiguration(ajout SCG NR) - RRC NR :
RRCReconfiguration(côté gNodeB, via conteneur SCG-Config)
En SA, la signalisation est unifiée sur NR :
RRCSetupRequest→RRCSetup→RRCSetupCompleteRegistrationRequest(NAS 5GMM) →RegistrationAccept- Plus de dépendance à la signalisation LTE
Implication terrain : en NSA, un échec d’ajout SCG (SCG Failure) ramène le terminal en LTE seul, ce qui masque un problème NR. En SA, un échec d’accès est immédiatement visible dans les compteurs RRC NR.
NAS : EPS vs 5GS
| Aspect | NSA (EPS) | SA (5GS) |
|---|---|---|
| Enregistrement | LTE Attach + PDN Connectivity | 5G Registration + PDU Session |
| Gestion de mobilité | EMM (EPS Mobility Mgmt) | 5GMM (5G Mobility Mgmt) |
| Gestion de session | ESM (EPS Session Mgmt) | 5GSM (5G Session Mgmt) |
| Identité temporaire | GUTI (4G) | 5G-GUTI |
| Sécurité | EPS AKA | 5G AKA / EAP-AKA’ |
| Network slicing | Non supporté | Supporté (S-NSSAI) |
En drive test, cette différence est critique : les messages NAS capturés n’ont pas la même structure. Un outil de décodage doit gérer les deux piles protocolaires pour permettre une analyse complète.
KPIs : ce qui change entre NSA et SA
Temps d’accès initial
En NSA, le temps d’accès initial est composé de deux phases :
- Attach LTE : typiquement 500 ms à 2 s
- Ajout SCG NR : 200 ms à 1 s supplémentaires
Le temps total avant d’avoir un bearer NR actif peut atteindre 3 secondes dans les cas défavorables.
En SA, l’accès est direct sur NR :
- Registration 5G : typiquement 800 ms à 2 s
Le temps total est souvent comparable, mais la latence du premier paquet est généralement plus faible en SA grâce à l’architecture simplifiée du 5GC.
Latence plan utilisateur
| Métrique | NSA (typique) | SA (typique) |
|---|---|---|
| RTT ICMP (idle → connected) | 25 à 40 ms | 10 à 25 ms |
| RTT ICMP (connected) | 10 à 20 ms | 8 à 15 ms |
| Latence applicative HTTP | 30 à 60 ms | 15 à 35 ms |
La réduction de latence en SA provient de l’architecture du 5GC (UPF plus proche, pas de passage par le SGW/PGW LTE) et de la suppression du split bearer.
Débit et throughput
En NSA, le débit maximum combine LTE + NR (EN-DC). Un terminal Cat 20 peut théoriquement atteindre 2 Gbps en DL (LTE CA + NR).
En SA, le débit dépend uniquement de la bande NR disponible. Sans carrier aggregation NR (NR-CA), le débit maximal peut être inférieur au NSA sur le même site.
Point clé terrain : comparer les débits NSA vs SA sans normaliser par la bande passante disponible est une erreur fréquente. Un test SA sur 100 MHz n’100 vs un test NSA sur 20 MHz LTE + 100 MHz NR ne mesure pas la même chose.
Handover et mobilité
En NSA, les handovers sont gérés par le LTE (événements A1 à A6, B1, B2). Le gNodeB suit les décisions du eNB maître.
En SA, les handovers sont gérés nativement par le NR :
- Événements A1 à A6 NR (basés sur SS-RSRP, SS-RSRQ, SS-SINR)
- Support du Conditional Handover (CHO) en Release 16+
- Possibilité de handover inter-fréquence NR sans ancre LTE
Sur le terrain, cela se traduit par des comportements de mobilité différents. Les zones de handover NSA sont dictées par la couverture LTE, tandis qu’en SA, elles suivent la couverture NR.
Méthodologie de drive test adaptée
Préparation du terminal
Avant tout drive test comparatif SA vs NSA, vérifiez :
- Mode réseau forcé : le terminal doit être verrouillé en SA ou NSA (pas en mode automatique qui bascule)
- Bandes identiques : comparer SA et NSA sur la même bande NR (n78, n77, n28, etc.)
- SIM compatible : certaines SIM ne supportent pas l’enregistrement 5G SA (profil USIM requis)
Points de mesure essentiels
Pour un drive test SA, ajoutez ces KPIs à votre plan de mesure :
- Temps de Registration 5G : du RRCSetupRequest au RegistrationAccept
- Temps d’établissement PDU Session : du PDUSessionEstablishmentRequest au PDUSessionEstablishmentAccept
- Taux de succès RACH NR : msg1 à msg4 sans fallback LTE
- Latence premier paquet : temps entre fin de registration et premier paquet data
- Événements de redirection : compteur de redirections NR → LTE (indique un problème de couverture NR)
Pièges courants
Piège 1 : le fallback VoNR. En SA, la voix passe par VoNR (Voice over NR). Si VoNR n’est pas déployé, le réseau utilise EPS Fallback (retour LTE pour la voix). Cela crée des interruptions de session data pendant l’appel qui n’existent pas en NSA (où la voix reste sur VoLTE nativement).
Piège 2 : le network slicing invisible. En SA, le réseau peut allouer des slices différentes selon le type de service. Un speed test peut être routé sur un slice eMBB tandis que le trafic normal utilise un slice default, faussant la comparaison de débit.
Piège 3 : la couverture NR insuffisante. En NSA, le terminal conserve la connectivité LTE même hors couverture NR. En SA, une perte de couverture NR entraîne une déconnexion complète ou un repli inter-RAT vers LTE, avec un temps de coupure mesurable.
Cas pratique : interprétation d’un drive test comparatif
Lors d’un drive test sur un axe routier péri-urbain, vous observez :
- NSA : débit DL moyen 450 Mbps, latence 22 ms, 0 coupure
- SA : débit DL moyen 380 Mbps, latence 12 ms, 3 coupures de 2 s
L’interprétation : le débit NSA est supérieur car il agrège LTE + NR. La latence SA est meilleure grâce au 5GC. Les coupures SA correspondent à des zones sans couverture NR où le terminal doit effectuer un repli inter-RAT. La conclusion n’est pas “NSA est meilleur” mais plutôt que la couverture NR n’est pas encore continue sur ce trajet.
Conclusion
La distinction SA vs NSA n’est pas qu’une question d’architecture réseau. Elle change fondamentalement ce que vous mesurez lors d’un drive test, les KPIs pertinents et l’interprétation des résultats. Adapter votre méthodologie à chaque mode est indispensable pour produire des rapports exploitables par les équipes d’optimisation.
Pour aller plus loin
Fondatrice HiCellTek. +15 ans dans les télécoms, côté opérateur, côté éditeur, côté terrain. Construit l'outil terrain que les ingénieurs RF méritent.
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