制式和频段的变化　5G手机网络的发展趋势

2021-04-21镜花水月

电脑爱好者 2021年8期

关键词：中国联通中国电信频段

镜花水月

①第一代iPhone就仅支持2G网络

告别历史 2G退网进行时

随着5G普及进程的加速，2G网络终于到了和我们说拜拜的时候了，届时我们家里的老款2G手机将彻底“变砖”（图1），无法联网和拨打电话了。

1第一代iPhone就僅支持2G网络

为什么不能保留老网络

对运营商来说，2G、3G、4G、5G网络都存在运营成本（涉及基站维护和向美国高通等企业缴纳的专利费用），长期同时运营无疑会拖累最新5G部署乃至6G的研发进度。在条件允许时，清退早期网络自然就是大势所趋了（图2）。

主要运营商的退网进度

从最新的消息来看，中国联通计划在2021年内完成2G的退网工作，未来将变成“3G+4G+5G”同时运营。其中3G主要用于满足（5G信号覆盖不到的）部分地区的语音服务，在继续维护4G数据网的同时加快建设5G网络，并努力降低5G时代的电力费用。

中国电信目前正在推动CDMA退网，由于CDMA同时承载2G和3G，这意味着中国电信未来将只保留4G和5G网络，轻装上阵。中国移动首批清退的是3G网络，未来一个时期将保持“2G+4G+5G”同时运行，保留2G来够填补4G网络信号覆盖盲区，而中国移动也已在2020年前停止了新增2G物联网用户。

对消费者的影响

2G和3G退网是一个循序渐进的过程，不同省份和地区运营商的退网时间不尽相同，城市地区退网的节奏会很快，但在一些偏远山区可能还将保留最基础的2G网络很久。对普通消费者而言，受2G退网影响最大的就是正在使用老款2G“老年机”以及智能电表/水表的用户群体，前者需要购买支持4G网络的新一代“老年机”（图3），而后者则需要小区物业和相关部门开启新一轮水/电表的大规模更换周期。

独立组网NSA完成历史使命

除了2G（3G）以外，NSA 5G网络也面临被“清退”的风险，第一批上市的骁龙855 5G手机即将集体尴尬。

5G的杀手锏

提起5G网络，大家的第一感觉就是快。实际上，真正的5G网络还能更快（eMBB，增强移动宽带），而且还将同时具备低于1毫秒的延迟（uRLLC，超可靠低时延通信），以及可以万物互联的属性（mMTC，海量物联网）。其中，低延迟更是为无人驾驶和远程手术等应用奠定了坚实的基础。

5G组网的分类

为了加速商业化运营，第一批5G基站都采用了NSA（非独立组网），它属于在原4G基站基础上的优化升级，4G和5G共用核心网，运营商能借此节省早期基站建设的开销（图4）。

但是，想体验5G网络特色的eMBB、uRLLC和mMTC三大杀手锏，必须建立在SA（独立组网）的基础上。SA独立组网指的是另起炉灶，采用5G专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性能并享受低延迟和万物互联等新特性（图5）。

关停NSA网络的谣言

我国5G网络从NSA起步，再经过NSA+SA双模，最终将向SA单模演进。如今，国内SA组网已成规模并成为新建5G基站的标准制式，在这个大环境下才会不断出现“某某运营商要关闭NSA基站”的传言。

实际上，运营商不可能采取“一刀切”的激进做法。在这个消息出现之初，中国联通与中国电信就第一时间辟谣。官方表示，在5G网络建设的最初阶段，独立组网与非独立组网模式确实曾混合并行过一段时间，但随着技术的进步和产业链的完善，最终确实都会过渡到独立组网模式，但所谓关闭非独立组网的5G网络一事纯属谣言。

同时，运营商还在很多方面取得了共识。比如，中国移动和中国联通都要求新销售的手机不得设置SA开关，手机应默认开启SA，或者根据网络情况精准打开或者关闭SA。此外，为了避免在NSA模式手机状态栏的信号图标不断在4G/5G间反复切换，手机将新添一个30秒的定时器，当手机从4G空闲状态开始接入5G或者从5G断开，在定时器没有超时前，状态栏将始终显示5G图标（图6），让用户的心理更爽一些。

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骁龙855 5G的悲剧

目前市面上仅支持NSA组网的，只有搭载骁龙855+外挂骁龙X50基带的第一批5G旗舰手机（图7），从2020年开始上市的5G手机（包括2019年上市的麒麟980+巴龙5000基带的产品），都同时兼容NSA和SA双模组网。

由于新建5G基站都不再支持NSA，这意味着现有NSA 5G信号覆盖的区域已被“锁死”，不会再进一步扩大。对于骁龙855平台5G手机的用户而言，如果你生活的区域恰好在第一批NSA基站的覆盖范围（图8），那恭喜你还能继续使用5G网络。如果你生活的区域为第二批建设的SA基站，那就只能继续使用4G网络了。

還好，距离第一款骁龙855 5G手机已经上市快2年了，随着此类手机用户“辞旧迎新”，哪怕未来的某一天NSA真的被关停也无所谓了。

真全网通了解频段背后的秘密

在4G手机时代，有关“全网通”的定义经历过多轮修改（图9）。比如早期5模13频就算全网通，而后期需要支持5模17频才能被冠以这个称号，少数高端手机甚至还具备5模32频能力，堪称“全球通”。到了5G时代，我们也需要关注和频段有关的那些事儿。

频段的分配

目前我国主要的5G运营商以中国移动、中国联通、中国电信和中国广电为主，但它们拿到的5G牌照存在着频段上的差异。比如，中国移动分配的5G频段为2515MHz～2675MHz（对应的频段段号为n41）和4800M Hz～4900MHz（n79），中国联通为3500MHz～3600MHz（n78），中国电信为3400MHz～3500MHz（n78），中国广电则拿到了700MHz频段（n28）和部分4900MHz（n79）频段（见表）。

多频段的意义

一般来说，频段越低信号越好，只需更少的基站就能建设覆盖更大范围的5G网络。反之，频段越高速度越快，但覆盖性和穿障能力则会降低，需要更大规模的基站部署，高成本注定它仅适合写字楼、购物中心、演唱会等人流密集的商务场合。

因此，支持频段越多的手机，可以满足更复杂通信场景的5G网络使用需求。比如，高频的n79可以满足人群密集场景下的高速联网，n28覆盖地广人稀的农村山区等等（图10）。此外，目前欧洲和日本等地区采用的5G频段为n77，其他国家和地区大部分则是n1和n3，如果你面临出国留学和旅游，需要购买额外支持这些频段的5G手机才能随时随地使用5G网络。

⑾联通要求5G手机支持的频段

火速链接

和其他三大运营商相比，中国广电新增名为NR广播的5G服务，感兴趣的朋友可参考本刊2021年第2期《5G NR广播来了“真”5G全网通手机的新标准》这篇文章。

抱团取暖强推标准

早期5G基站之所以多以NSA为主，就是因为建设5G SA基站需要天量的投资。为了花更少的钱就实现更大范围的信号覆盖，运营商之间相互“抱团”就成为了必然的选择。

如今，中国移动已与中国广电正式签订了5G合作协议，启动700MHz 5G网络（n28）共建共享。中国联通也和中国电信共同制定了“3.5G（n78）+2.1G（n1）”双频5G战略，将n78上分配的频段资源连续起来，这也有利于两家合建5G网络（图11）。

此外，为了推动5G网络的建设与终端销售，运营商还会不断更新对手机的硬件要求。比如在中国移动2021年终端产品策略发布会上，官方就明确要求3月1日起4000元及以上手机终端必须支持700MHz频段;10月1日起所有5G新款手机都必须支持700MHz频段，还需要支持并强制开启VoNR功能（图12）。

主动与被动

一款5G手机到底应该支持多少频段，可以分为主动与被动两种态度。像是遵循运营商的强制要求，从2021年3月1日起才为新品添加n28频段就属于“被动”。对于消费者，我们自然是喜欢手机厂商可以“主动”一些，要知道部分5G手机早在2019年就开始硬件支持n1、n3和n28，只需运营商开始商业化运营，手机系统进行OTA升级就能无缝切换使用这些频段了。如果你希望新买的5G手机可以随时随地接入最好的5G信号，那就不妨多多关注详细参数中有关5G频段的信息（图13），支持频段越多实际体验肯定越好。

此外，中国移动将从10月1日起强制推广的VoNR功能属于纯软件的概念，目前新款5G SoC都硬件支持这一技术。我们可以将VoNR理解为使用5G网络的“VoLTE”，它将通过5G SA直接引入的IMS连接实现5G语音或视频通话，中间不会停留在4GLTE网络下，而是通过增强基站覆盖数量形式实现5G信号强度，最终让用户得到良好的5G语音体验，解决电话接通延迟以及改善通话声音和视频图像质量问题（图14）。理论上讲，只要厂商愿意，现有的5G手机都能通过OTA升级支持VoNR，只是能否使用VoNR，还得视当地运营商是否支持以及用户是否开通了这项业务（图15）。