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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:频段中国联通中国电信

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。

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)。

⒂小米手机系统软件部总监张国全在个人账号上的说明

小结

目前5G网络给我们的最大印象就是速度快。然而,超高的网速仅仅是5G技术的特色之一,国家的天量投资不可能只是为了方便我们追剧这么简单。我们希望随着5G新频段和新功能的商业化运营,早日将网络的边界,从连接人与人拓展到万物互联,从而为各行各业都带来具有无限想象空间的全新业务场景(图16)。

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