中(zhōng)美兩國 5G 技術路線的選擇和現狀 

請你想象一(yī)個場景： 中(zhōng)美兩國英雄聯盟遊戲戰隊總決賽對陣，中(zhōng)美雙方打野選手開(kāi)局，中(zhōng)方打野選手常規紅藍(lán) Buff 開(kāi)局，刷三狼、F6、河蟹， 一(yī)步一(yī)步的提升等級和裝備，而美方打野一(yī)級出門的時候，直接奔着小(xiǎo)龍坑去(qù)了，打算單刷小(xiǎo)龍，然後驚奇地發現， 小(xiǎo)龍要開(kāi)局 5 分(fēn)鍾才出現，無奈就轉身去(qù)大(dà)龍坑，準備單刷大(dà)龍，然後驚奇的發現，大(dà)龍要開(kāi)局 20 分(fēn)鍾才出現。這 個時候，中(zhōng)方打野已經三級回家更新裝備了，美方打野才意識到決策失誤了，開(kāi)始回到自家野區，從一(yī)級開(kāi)始刷紅藍(lán)。 

本文目的 

這個場景就是中(zhōng)美兩國 5G 建設和技術路線的選擇的現狀，這篇文章會給你解釋一(yī)些與 5G 相關的技術概念，你聽(tīng)完 之後就會徹底的搞清楚關于 5G 網絡的相關話(huà)題。

 5G 是什麽？ FR1 和 FR2 是什麽？毫米波和 sub6GHz 是什麽？ 

首先，我(wǒ)先講一(yī)下(xià) [5G NR]，[5G NR] 指的是由各個國家的各個電信标準開(kāi)發協會 [3GPP] 組織制定出的标準， NR 是 [New Ratio] 的縮寫，5G 根據無線電頻(pín)率有兩個大(dà)的範圍，[Frequency Range 1]，包括低中(zhōng)頻(pín) 400MHz 至 6GHz 這個區間，因爲都在 6Ghz 以内，所以也稱爲 [Sub6Ghz]，這個叫法就是這麽來的，雖然說後來拓展到了 7.125GHz，這個範圍分(fēn)成了幾十個頻(pín)段，命名以 N 開(kāi)頭，不同國家和地區使用的頻(pín)段，雖然說有差别，但是都在 [Frequency Range 1] 的範圍内，比如說中(zhōng)國使用的有這些：

 Via:iPhone12 和 iPhone12 mini- 技術規格 - Apple（中(zhōng)國大(dà)陸）

 https://www.apple.com.cn/iphone-12/specs/

美國用的有這些：Via:iPhone12 和 iPhone12 mini-Technical Specifications- Apple 

https://www.apple.com/iphone-12/specs/ 

全部的頻(pín)段可以在 Wiki 中(zhōng)對 5G NR 頻(pín)段的内容中(zhōng)找到。 Via:5G NR 頻(pín)段 - 維基百科，自由的百科全書(shū) https://zh.wikipedia.org/wiki/5G_NR 頻(pín)段 

每個頻(pín)段的信道帶寬從幾 Mhz、幾十 MHz 到上百 MHz 不等，信道頻(pín)寬表達的是無線通訊技術的高速公路寬不 寬，這個指标直接影響的是通訊速率，比如說 2.4GHz 的 WiFi 一(yī)般頻(pín)寬都是 20MHz，5Ghz 的 WiFi 的頻(pín)寬從 80~160MHz 不等，所以你看爲什麽 5G 的 WiFi 要比 2.4G 的 WiFi 要快很多就是這個原因。 

爲了便于描述，Frequency Range 1 這個大(dà)頻(pín)段，也叫做 Sub6Ghz，請記住這個概念，很重要。 

5G 無線電的另一(yī)個大(dà)的範圍，叫做 [Freqency Range 2]，包括了 24.25GHz 到 52.6GHz 之間的這些頻(pín)率，頻(pín)率 高了很多，相應的波長就比較短了，大(dà)概一(yī)個波長就幾毫米的樣子，所以 Frequency Range 2 這個範圍，也就是傳 說中(zhōng)的 [ 毫米波 mmWave]，這個毫米波的名字就是這麽來的，同樣，Wiki 上也有 Frequency Range 2 的頻(pín)道表。 

Via:5G NR 頻(pín)段 - 維基百科，自由的百科全書(shū) https://zh.wikipedia.org/wiki/5G_NR 頻(pín)段

其中(zhōng)，N260 和 N261 對應的就是美國商(shāng)用的頻(pín)段，也就是最新的美版 iPhone12 系列手機支持的毫米波的頻(pín)段，這 個頻(pín)段的信道帶寬，從幾十 MHz 到上百 MHz 不等，比剛才說的 Sub6G 的信道帶寬大(dà)了幾倍到幾十倍，所以說毫 米波理論上通訊速率更高，FR1 和 FR2 這兩個範圍的無線電，也就是 Sub6GHz 和毫米波，都是 5G，後面的内容 會反複提及 Sub6GHz 和毫米波，請務必了解清楚這兩個概念。 

這裏就剛好解答了一(yī)個問題，爲什麽 5G 比 4G 更快？更快的原因之一(yī)是因爲，不管是 Sub6GHz 還是毫米波的 5G，相比 4G 時代的無線電，頻(pín)率更高，波長更短，載波的數據量更大(dà)，都是 5G NR，毫米波要比 Sub6GHz 還要 快幾倍，從速率上來看，毫米波 >Sub6GHz>4G。 

另一(yī)個 5G 更快的原因就在于，調制方式采用 OFDM，能更有效的利用固定的頻(pín)寬資(zī)源。 

還有一(yī)個原因，就在于更好的陣列天線所實現的 [ 波束賦形 ] 和 [Massive MIMO]（大(dà)規模多進多出技術）。

宏基站、微基站、皮基站、飛基站都是做什麽的？

5G 的基站跟以往也不一(yī)樣了，根據功耗和對應的應用場景分(fēn)成 4 大(dà)類，分(fēn)别叫做宏基站微基站、皮基站、飛基站。 

宏基站，[Macrocell]，你可以理解爲你看到的這種大(dà)的信号塔，采用的就是 Sub6GHz 的頻(pín)段，應用于大(dà)範圍的地 區覆蓋，一(yī)個宏基站可以覆蓋幾公裏的範圍，一(yī)個城市需要幾十到幾百個，甚至更多的宏基站，來完成大(dà)範圍的信号 覆蓋。 

微基站，[Microcell]，有些地方也稱爲 [Small cell]，微基站一(yī)般是采用 Sub6GHz，有些也會采用 Sub6Ghz 和毫米 波共存的這種形式，用來覆蓋街道、樓宇之間還有商(shāng)場這樣人口相對比較密集的地方，微基站一(yī)般能覆蓋幾十米到幾 百米的這種範圍。除了作爲信号補充，微基站甚至還能提供宏基站所沒有的毫米波高速率通訊。

 皮基站，[Picocell]，體(tǐ)積較微基站更小(xiǎo)，形态非常像家裏用的無線 AP，甚至供電都能采用以太網線，部署起來相對 更容易，價格也更低，基本可以理解爲企業級的 AP。包括酒店(diàn)、商(shāng)場、樓道、辦公室這樣的場所，都會大(dà)量部署皮基站， 用來進一(yī)步覆蓋宏基站和微基站覆蓋不到的或信号差的室内的地方。 

飛基站，[Femtocell]，其形态和皮基站差異不大(dà)，也基本上算是那種家用無線 AP 的形态，跟皮基站最大(dà)的區别在 于，飛基站偏向于私有，一(yī)般部署在家庭這種小(xiǎo)單位的室内，主要提供個人或家庭使用，你可以非常簡單地理解爲很 像 WiFi 了，但是無線的頻(pín)段依然屬于 5G 的 Sub6GHz 這個頻(pín)段，隻不過給你手機提供的是 5G 的蜂窩網絡信号而 不是 WiFi，将來的 5G 網絡部署成熟之後，很可能家家戶戶都有一(yī)個自己的飛基站了，給你所有的數碼設備提供接 入互聯網的能力。

根據一(yī)份統計報告，80% 以上的用戶使用手機的場景都是在室内，所以說通過皮基站和飛基站做好室内的覆蓋，甚 至意義比宏基站的意義還要大(dà)。 

解釋完了幾種基站類型的區别之後，你就可以發現，除了微基站支持毫米波通訊，宏基站、皮基站、飛基站都隻支 持 Sub6GHz，也就是說，如果你想要體(tǐ)驗毫米波，也就是 5G 最快的速度，哪怕你已經在商(shāng)用毫米波的國家，例如 美國，你也隻能跑到有微基站覆蓋的街道上，以這種視線可見的微基站，這種幾十上百米的範圍，你才能體(tǐ)驗毫米 波的高速率，因爲毫米波的頻(pín)率太高，信号衰減太大(dà)，衍射能力也差，别說牆體(tǐ)和建築了，就連人體(tǐ)、樹(shù)木甚至因 爲陰天下(xià)雨這種高濕度的空氣，可能都會影響到信号，這也就導緻，如果做不到特别完善的毫米波基站的覆蓋，所 謂的毫米波你基本上很難用到。對于基站間的信号覆蓋，可以用下(xià)面的圖來簡單概括。 

 5G 技術演進的正确路線是什麽？ 

所以說，正常的 5G 發展策略，應該是通過 Sub6GHz 這種宏基站做室外(wài)的大(dà)範圍信号的覆蓋，然後通過皮基站和飛 基站進行室内的 Sub6Ghz 的覆蓋，先完成 5G 網絡的建設和鋪設，在這個爲期可能幾年的過程中(zhōng)，慢(màn)慢(màn)完善基站的 基礎建設，甚至毫米波的基站都需要這幾年的時間慢(màn)慢(màn)部署。真正完善的毫米波基建完成之後，你隻有在城市人口密 度比較高的地區，比如商(shāng)圈、地鐵、CBD 等這種地方，你的視線範圍内一(yī)定能夠直接，至少看到幾個支持毫米波的 微基站，你才有可能真的利用到 5G 的毫米波通訊。

毫米波現存的問題 

毫米波本來應該是 5G 成熟期才開(kāi)始需要的東西，現在的 4G 網絡一(yī)般能夠達到 100Mbps 的理論帶寬，5G 的 Sub6GHz 理論上速度能夠達到 300Mbps~1Gbps 的帶寬，毫米波理論上能夠達到 1Gbps 到 5Gbps 的通訊帶寬。 這裏列舉了幾個實際的網絡應用的帶寬需求，比如說，Netflix 的 4K 視頻(pín)的數據碼率在 25M 左右，Youtube 的 8K 視頻(pín)碼率，隻要你的網絡帶寬有 50M 就夠了，抖音視頻(pín)的數據量碼率，5M 的帶寬就夠了。 

目前，在這麽一(yī)個沒有明确的需求的大(dà)背景下(xià)，蘋果作爲一(yī)家美國公司，受限于政府的政策失誤，在技術路線上，偏 離(lí)了正确的技術發展方向，所以在 iPhone12 發布會上我(wǒ)們看到了這麽一(yī)幕，就是 Verizon 的老大(dà)創造了一(yī)個非常搞 笑的需求給用戶，那就是 5G 可以同時播放(fàng) 7 條視頻(pín)流，讓你從不同角度觀看同一(yī)場體(tǐ)育比賽，從這一(yī)點就可以看得 出來，這是典型的沒有需求創造需求，讓你覺得現在 5G 有了成熟的應用，雖然說目前還沒出現不用 5G 就不行的具 體(tǐ)的應用場景，對于未來的基礎網絡建設，還是非常有必要的。遺憾的是，現在即使是 Sub6GHz 的 5G 網絡，它的 建設意義還是要大(dà)過實際需求的，更不用提速度比 Sub6Ghz 更快的毫米波了，即便是 7 條 1080P 視頻(pín)，我(wǒ)們按照 每條 1080P 的視頻(pín)都需要 10M 帶寬的碼率來算，4G 網絡都能滿足了，連 Sub6Ghz 的 5G 都用不到。

 5G 的低延時現在隻是個概念而已，組網、線路接入、設備信号處理都需要不斷的完善 

當然，5G 除了大(dà)帶寬，低延時也是一(yī)個特點，iPhone12 的發布會上，甚至演示了采用手機玩英雄聯盟的畫面，你 可能會覺得 5G 的延遲已經低到了電子競技級别了，那你可就大(dà)錯特錯了。高頻(pín)率無線電的延遲降低是非常有限的， 5G 真正低延時的實現方式體(tǐ)現在數據交換和處理，以及基站接入骨幹網等等這些其他環節共同作用下(xià)。在 5G 鋪設 的初期，不要指望通過用了 5G 就能夠減少多少延遲，大(dà)概率和 4G 時代差不了太多，隻有說等到從骨幹網接入，到 基站的信号處理等等各個方面和環節都慢(màn)慢(màn)完善之後，在幾年之後的 5G 成熟期，你才可能真正體(tǐ)驗到跟 4G 本質上 有區别的低延時的應用場景，在現在這種早期，即便是連上了毫米波的微基站，能降低幾毫秒的延遲呢？瓶頸依然卡 在非無線傳輸的這些環節。

 5G 正确的發展思路 

5G 基建絕對不是說一(yī)朝一(yī)夕的項目，這個時間的尺度最少是幾年時間。這些年，經過 3GPP 和各方的努力驗證的 結果下(xià)，我(wǒ)們終于看到了一(yī)條完整清晰的 5G 技術最好，也是最科學的發展路線，那就是靠着 Non-StandAlone（NSA） 非獨立組網的方式，依靠針對廣覆蓋 Sub6Ghz 的頻(pín)段的無線電頻(pín)譜，一(yī)步一(yī)步鋪開(kāi) 5G 網絡的建設在尺度爲幾年的 周期中(zhōng)，慢(màn)慢(màn)完善包括基站和帶領行業方向的這些基建，最後通過逐步完善的微基站、皮基站等這些基站的覆蓋，爲 高頻(pín)的毫米波奠定基礎設施和行業需求，最後水到渠成的實現 StandAlone（SA）獨立組網和更完善的覆蓋，達到 成熟的 5G 商(shāng)用階段，順理成章地應對，即将到來的對基站覆蓋、甚至頻(pín)率要求更苛刻的 6G 網絡。這條技術發展路 線也正是世界上絕大(dà)多數國家發展 5G 的思路，由于美國政府的決策失誤，美國在技術上演進的路線做了很多奇怪的 決定，在 5G 技術的發展路線上，美國先确定了以毫米波作爲重點發展的路線，然而毫米波的技術與産業遠遠達不到 成熟，美國政府也沒有能力去(qù)驅動技術和發展産業鏈的完善，最後不得不掉頭，再采用回了 Sub6Ghz 的中(zhōng)低頻(pín)重新 發展 5G 的建設，這就好像我(wǒ)們一(yī)群人在打撲克牌，結果美國忽然就摸出了一(yī)張麻将牌一(yī)樣。  

總結中(zhōng)美發展 5G 的技術路線的選擇 

回到文章開(kāi)頭，通過英雄聯盟的這個例子，用遊戲玩家的思維邏輯來理解這件事，你就會發現，美國開(kāi)局去(qù)刷小(xiǎo)龍和 大(dà)龍的這樣的決策是非常不理智也不現實的。美國作爲第一(yī)個商(shāng)用毫米波頻(pín)段的國家，主要原因是不得已而爲之， Sub6Ghz 頻(pín)段不夠用，隻能強上毫米波，真正的應用場景，其實目前毫米波還是比較尴尬的，簡單來說，美國用的 毫米波，先階段并沒有實際需求，并且實際效果不一(yī)定更好。中(zhōng)國暫時采用了 Sub6Ghz，因爲芯片不成熟或者是斷 貨問題，也因爲中(zhōng)國國情的策略問題，同時從長遠的角度來看，5G 的部署，通過 Sub6Ghz 完成廣覆蓋，要比追求 毫米波的這種超小(xiǎo)範圍内的高速率，有更積極的意義，這也是除了美國以外(wài)，大(dà)部分(fēn)國家發展 5G 的相似的策略。