制式和頻段的變化　5G手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)

鏡花水月

①第一代iPhone就僅支持2G網(wǎng)絡(luò)

告別歷史 2G退網(wǎng)進(jìn)行時(shí)

隨著5G普及進(jìn)程的加速，2G網(wǎng)絡(luò)終于到了和我們說拜拜的時(shí)候了，屆時(shí)我們家里的老款2G手機(jī)將徹底“變磚”（圖1），無法聯(lián)網(wǎng)和撥打電話了。

1第一代iPhone就僅支持2G網(wǎng)絡(luò)

為什么不能保留老網(wǎng)絡(luò)

對(duì)運(yùn)營(yíng)商來說，2G、3G、4G、5G網(wǎng)絡(luò)都存在運(yùn)營(yíng)成本（涉及基站維護(hù)和向美國(guó)高通等企業(yè)繳納的專利費(fèi)用），長(zhǎng)期同時(shí)運(yùn)營(yíng)無疑會(huì)拖累最新5G部署乃至6G的研發(fā)進(jìn)度。在條件允許時(shí)，清退早期網(wǎng)絡(luò)自然就是大勢(shì)所趨了（圖2）。

主要運(yùn)營(yíng)商的退網(wǎng)進(jìn)度

從最新的消息來看，中國(guó)聯(lián)通計(jì)劃在2021年內(nèi)完成2G的退網(wǎng)工作，未來將變成“3G+4G+5G”同時(shí)運(yùn)營(yíng)。其中3G主要用于滿足（5G信號(hào)覆蓋不到的）部分地區(qū)的語音服務(wù)，在繼續(xù)維護(hù)4G數(shù)據(jù)網(wǎng)的同時(shí)加快建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，并努力降低5G時(shí)代的電力費(fèi)用。

中國(guó)電信目前正在推動(dòng)CDMA退網(wǎng)，由于CDMA同時(shí)承載2G和3G，這意味著中國(guó)電信未來將只保留4G和5G網(wǎng)絡(luò)，輕裝上陣。中國(guó)移動(dòng)首批清退的是3G網(wǎng)絡(luò)，未來一個(gè)時(shí)期將保持“2G+4G+5G”同時(shí)運(yùn)行，保留2G來夠填補(bǔ)4G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋盲區(qū)，而中國(guó)移動(dòng)也已在2020年前停止了新增2G物聯(lián)網(wǎng)用戶。

對(duì)消費(fèi)者的影響

2G和3G退網(wǎng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，不同省份和地區(qū)運(yùn)營(yíng)商的退網(wǎng)時(shí)間不盡相同，城市地區(qū)退網(wǎng)的節(jié)奏會(huì)很快，但在一些偏遠(yuǎn)山區(qū)可能還將保留最基礎(chǔ)的2G網(wǎng)絡(luò)很久。對(duì)普通消費(fèi)者而言，受2G退網(wǎng)影響最大的就是正在使用老款2G“老年機(jī)”以及智能電表/水表的用戶群體，前者需要購(gòu)買支持4G網(wǎng)絡(luò)的新一代“老年機(jī)”（圖3），而后者則需要小區(qū)物業(yè)和相關(guān)部門開啟新一輪水/電表的大規(guī)模更換周期。

獨(dú)立組網(wǎng)NSA完成歷史使命

除了2G（3G）以外，NSA 5G網(wǎng)絡(luò)也面臨被“清退”的風(fēng)險(xiǎn)，第一批上市的驍龍855 5G手機(jī)即將集體尷尬。

5G的殺手锏

提起5G網(wǎng)絡(luò)，大家的第一感覺就是快。實(shí)際上，真正的5G網(wǎng)絡(luò)還能更快（eMBB，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶），而且還將同時(shí)具備低于1毫秒的延遲（uRLLC，超可靠低時(shí)延通信），以及可以萬物互聯(lián)的屬性（mMTC，海量物聯(lián)網(wǎng)）。其中，低延遲更是為無人駕駛和遠(yuǎn)程手術(shù)等應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5G組網(wǎng)的分類

為了加速商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，第一批5G基站都采用了NSA（非獨(dú)立組網(wǎng)），它屬于在原4G基站基礎(chǔ)上的優(yōu)化升級(jí)，4G和5G共用核心網(wǎng)，運(yùn)營(yíng)商能借此節(jié)省早期基站建設(shè)的開銷（圖4）。

但是，想體驗(yàn)5G網(wǎng)絡(luò)特色的eMBB、uRLLC和mMTC三大殺手锏，必須建立在SA（獨(dú)立組網(wǎng)）的基礎(chǔ)上。SA獨(dú)立組網(wǎng)指的是另起爐灶，采用5G專用的硬件直接建立全新的5G基站，只有它才能提供更好的5G性能并享受低延遲和萬物互聯(lián)等新特性（圖5）。

關(guān)停NSA網(wǎng)絡(luò)的謠言

我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)從NSA起步，再經(jīng)過NSA+SA雙模，最終將向SA單模演進(jìn)。如今，國(guó)內(nèi)SA組網(wǎng)已成規(guī)模并成為新建5G基站的標(biāo)準(zhǔn)制式，在這個(gè)大環(huán)境下才會(huì)不斷出現(xiàn)“某某運(yùn)營(yíng)商要關(guān)閉NSA基站”的傳言。

實(shí)際上，運(yùn)營(yíng)商不可能采取“一刀切”的激進(jìn)做法。在這個(gè)消息出現(xiàn)之初，中國(guó)聯(lián)通與中國(guó)電信就第一時(shí)間辟謠。官方表示，在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的最初階段，獨(dú)立組網(wǎng)與非獨(dú)立組網(wǎng)模式確實(shí)曾混合并行過一段時(shí)間，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)鏈的完善，最終確實(shí)都會(huì)過渡到獨(dú)立組網(wǎng)模式，但所謂關(guān)閉非獨(dú)立組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)一事純屬謠言。

同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商還在很多方面取得了共識(shí)。比如，中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通都要求新銷售的手機(jī)不得設(shè)置SA開關(guān)，手機(jī)應(yīng)默認(rèn)開啟SA，或者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況精準(zhǔn)打開或者關(guān)閉SA。此外，為了避免在NSA模式手機(jī)狀態(tài)欄的信號(hào)圖標(biāo)不斷在4G/5G間反復(fù)切換，手機(jī)將新添一個(gè)30秒的定時(shí)器，當(dāng)手機(jī)從4G空閑狀態(tài)開始接入5G或者從5G斷開，在定時(shí)器沒有超時(shí)前，狀態(tài)欄將始終顯示5G圖標(biāo)（圖6），讓用戶的心理更爽一些。

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驍龍855 5G的悲劇

目前市面上僅支持NSA組網(wǎng)的，只有搭載驍龍855+外掛驍龍X50基帶的第一批5G旗艦手機(jī)（圖7），從2020年開始上市的5G手機(jī)（包括2019年上市的麒麟980+巴龍5000基帶的產(chǎn)品），都同時(shí)兼容NSA和SA雙模組網(wǎng)。

由于新建5G基站都不再支持NSA，這意味著現(xiàn)有NSA 5G信號(hào)覆蓋的區(qū)域已被“鎖死”，不會(huì)再進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于驍龍855平臺(tái)5G手機(jī)的用戶而言，如果你生活的區(qū)域恰好在第一批NSA基站的覆蓋范圍（圖8），那恭喜你還能繼續(xù)使用5G網(wǎng)絡(luò)。如果你生活的區(qū)域?yàn)榈诙ㄔO(shè)的SA基站，那就只能繼續(xù)使用4G網(wǎng)絡(luò)了。

還好，距離第一款驍龍855 5G手機(jī)已經(jīng)上市快2年了，隨著此類手機(jī)用戶“辭舊迎新”，哪怕未來的某一天NSA真的被關(guān)停也無所謂了。

真全網(wǎng)通 了解頻段背后的秘密

在4G手機(jī)時(shí)代，有關(guān)“全網(wǎng)通”的定義經(jīng)歷過多輪修改（圖9）。比如早期5模13頻就算全網(wǎng)通，而后期需要支持5模17頻才能被冠以這個(gè)稱號(hào)，少數(shù)高端手機(jī)甚至還具備5模32頻能力，堪稱“全球通”。到了5G時(shí)代，我們也需要關(guān)注和頻段有關(guān)的那些事兒。

頻段的分配

目前我國(guó)主要的5G運(yùn)營(yíng)商以中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信和中國(guó)廣電為主，但它們拿到的5G牌照存在著頻段上的差異。比如，中國(guó)移動(dòng)分配的5G頻段為2515MHz～2675MHz（對(duì)應(yīng)的頻段段號(hào)為n41）和4800M Hz～4900MHz（n79），中國(guó)聯(lián)通為3500MHz～3600MHz（n78），中國(guó)電信為3400MHz～3500MHz（n78），中國(guó)廣電則拿到了700MHz頻段（n28）和部分4900MHz（n79）頻段（見表）。

多頻段的意義

一般來說，頻段越低信號(hào)越好，只需更少的基站就能建設(shè)覆蓋更大范圍的5G網(wǎng)絡(luò)。反之，頻段越高速度越快，但覆蓋性和穿障能力則會(huì)降低，需要更大規(guī)模的基站部署，高成本注定它僅適合寫字樓、購(gòu)物中心、演唱會(huì)等人流密集的商務(wù)場(chǎng)合。

因此，支持頻段越多的手機(jī)，可以滿足更復(fù)雜通信場(chǎng)景的5G網(wǎng)絡(luò)使用需求。比如，高頻的n79可以滿足人群密集場(chǎng)景下的高速聯(lián)網(wǎng)，n28覆蓋地廣人稀的農(nóng)村山區(qū)等等（圖10）。此外，目前歐洲和日本等地區(qū)采用的5G頻段為n77，其他國(guó)家和地區(qū)大部分則是n1和n3，如果你面臨出國(guó)留學(xué)和旅游，需要購(gòu)買額外支持這些頻段的5G手機(jī)才能隨時(shí)隨地使用5G網(wǎng)絡(luò)。

⑾聯(lián)通要求5G手機(jī)支持的頻段

火速鏈接

和其他三大運(yùn)營(yíng)商相比，中國(guó)廣電新增名為NR廣播的5G服務(wù)，感興趣的朋友可參考本刊2021年第2期《5G NR廣播來了“真”5G全網(wǎng)通手機(jī)的新標(biāo)準(zhǔn)》這篇文章。

抱團(tuán)取暖 強(qiáng)推標(biāo)準(zhǔn)

早期5G基站之所以多以NSA為主，就是因?yàn)榻ㄔO(shè)5G SA基站需要天量的投資。為了花更少的錢就實(shí)現(xiàn)更大范圍的信號(hào)覆蓋，運(yùn)營(yíng)商之間相互“抱團(tuán)”就成為了必然的選擇。

如今，中國(guó)移動(dòng)已與中國(guó)廣電正式簽訂了5G合作協(xié)議，啟動(dòng)700MHz 5G網(wǎng)絡(luò)（n28）共建共享。中國(guó)聯(lián)通也和中國(guó)電信共同制定了“3.5G（n78）+2.1G（n1）”雙頻5G戰(zhàn)略，將n78上分配的頻段資源連續(xù)起來，這也有利于兩家合建5G網(wǎng)絡(luò)（圖11）。

此外，為了推動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與終端銷售，運(yùn)營(yíng)商還會(huì)不斷更新對(duì)手機(jī)的硬件要求。比如在中國(guó)移動(dòng)2021年終端產(chǎn)品策略發(fā)布會(huì)上，官方就明確要求3月1日起4000元及以上手機(jī)終端必須支持700MHz頻段;10月1日起所有5G新款手機(jī)都必須支持700MHz頻段，還需要支持并強(qiáng)制開啟VoNR功能（圖12）。

主動(dòng)與被動(dòng)

一款5G手機(jī)到底應(yīng)該支持多少頻段，可以分為主動(dòng)與被動(dòng)兩種態(tài)度。像是遵循運(yùn)營(yíng)商的強(qiáng)制要求，從2021年3月1日起才為新品添加n28頻段就屬于“被動(dòng)”。對(duì)于消費(fèi)者，我們自然是喜歡手機(jī)廠商可以“主動(dòng)”一些，要知道部分5G手機(jī)早在2019年就開始硬件支持n1、n3和n28，只需運(yùn)營(yíng)商開始商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，手機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行OTA升級(jí)就能無縫切換使用這些頻段了。如果你希望新買的5G手機(jī)可以隨時(shí)隨地接入最好的5G信號(hào)，那就不妨多多關(guān)注詳細(xì)參數(shù)中有關(guān)5G頻段的信息（圖13），支持頻段越多實(shí)際體驗(yàn)肯定越好。

此外，中國(guó)移動(dòng)將從10月1日起強(qiáng)制推廣的VoNR功能屬于純軟件的概念，目前新款5G SoC都硬件支持這一技術(shù)。我們可以將VoNR理解為使用5G網(wǎng)絡(luò)的“VoLTE”，它將通過5G SA直接引入的IMS連接實(shí)現(xiàn)5G語音或視頻通話，中間不會(huì)停留在4GLTE網(wǎng)絡(luò)下，而是通過增強(qiáng)基站覆蓋數(shù)量形式實(shí)現(xiàn)5G信號(hào)強(qiáng)度，最終讓用戶得到良好的5G語音體驗(yàn)，解決電話接通延遲以及改善通話聲音和視頻圖像質(zhì)量問題（圖14）。理論上講，只要廠商愿意，現(xiàn)有的5G手機(jī)都能通過OTA升級(jí)支持VoNR，只是能否使用VoNR，還得視當(dāng)?shù)剡\(yùn)營(yíng)商是否支持以及用戶是否開通了這項(xiàng)業(yè)務(wù)（圖15）。

⒂小米手機(jī)系統(tǒng)軟件部總監(jiān)張國(guó)全在個(gè)人賬號(hào)上的說明

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小結(jié)

目前5G網(wǎng)絡(luò)給我們的最大印象就是速度快。然而，超高的網(wǎng)速僅僅是5G技術(shù)的特色之一，國(guó)家的天量投資不可能只是為了方便我們追劇這么簡(jiǎn)單。我們希望隨著5G新頻段和新功能的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，早日將網(wǎng)絡(luò)的邊界，從連接人與人拓展到萬物互聯(lián)，從而為各行各業(yè)都帶來具有無限想象空間的全新業(yè)務(wù)場(chǎng)景（圖16）。

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