今年是5G元年，5G很火。大家知道5G到底是什么吗？今天我们就来仔细看看。

5G到底是什么？

5G的全称是第五代移动网络，

1G（语音通话）：第一代(1G)于20世纪70年代末推出，80年代初投入使用。1G网络是利用模拟信号使用类似AMPS和TACS等标准在分布式基站(托管在基站塔上)网络之间“传递”蜂窝用户。2G（消息传递）：在20世纪90年代，2G移动网络催生出第一批数字加密电信，提高了语音质量、数据安全性和数据容量，同时通过使用GSM标准的电路交换来提供有限的数据能力。3G（有限数据：多媒体、文本、互联网）：20世纪90年代末和21世纪初，3G网络通过完全过渡到数据分组交换，引入了具有更快数据传输速度的3G网络，其中一些语音电路交换已经是2G的标准，这使得数据流成为可能，并在2003年推出了第一个商业3G服务，包括移动互联网接入、固定无线接入和视频通话。4G和LTE（真实数据：动态信息接入，可变设备）：4G充分利用全IP组网，并完全依赖分组交换，数据传输速度是3G的10倍。由于4G网络的大带宽优势和极快的网络速度提高了视频数据的质量。LTE网络的普及为移动设备和数据传输设定了通信标准。

与4G相比，5G增加了高速率、泛在网、低功耗、低时延的特性，从而拥有超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信。目前，5G时代定义了以下三种应用场景:

EMBB:增强移动宽带，顾名思义就是针对大流量的移动宽带业务；

URLLC:超高可靠、超低时延通信，如无人驾驶(3G响应500ms，is 50ms，5G要求0.5 ms)；

MMTC:大连接入物联网，瞄准大规模物联网业务；

5G标准分为R15和R16两个阶段，其中R15分为三部分。R15 NR NSA(新空端口独立组网)标准于2017年12月完成，R15 NR SA(新空端口独立组网)标准于2018年6月完成，后期5G后期掉线于今年6月冻结。R15标准主要面向5G组网，R16主要面向智能工厂、无人驾驶等垂直应用。

R15阶段的消极安全保证和消极安全保证已被广泛讨论。

为什么会有NSA，即非独立组网？不同于之前的2G/3G/4G整体演进，5G时代核心网和基站是分离的，所以有很多组合。R1LateDrop标准也为NSA增加了更多的组合，可以更方便移动运营商部署5G网络，主要是增加NSA的非独立组网模式，转换为5G为核心网，增加5G基站为主，4G基站为辅；或者4G基站为主，5G基站为辅。此外，支持NR-NR双连接，即手机同时连接两个不同的频段，低频作为覆盖层，高频作为扩展层，既保证了信号覆盖又提高了传输速率。

目前商用的5G手机中，只有华为手机支持SA组网。SA组网是未来发展趋势，但不代表NSA就是假5G。目前中国运营商很多都用NSA，5G的发展就是从NSA到SA的过渡。明年所有手机都支持NSA/SA。建议你明年再买！

两种5G方案:Sub-6G和毫米波

5G的建设有两种方式:独立组网和非独立组网。那么你想建一个什么样的5G呢？5G其实有两种，也就是我们说的两大5G方案:Sub-6G和毫米波。

两种方案是根据5G使用的频谱不同来划分的。频谱是频谱密度的缩写，移动通信信号是通过一定的频率传输的。

根据2017年12月发布的V15.0.0版本TS 38.104的规范，5G NR的频率范围分别定义为不同的FR: FR1和FR2。第一种(FR1)侧重于6GHz以下的电磁(EM)频谱(“中低频谱”，也称为“Sub-6”)，主要在3GHz和4 GHz频段。第二个FR2重点是24和24~300GHz之间的频段(“高频谱”或“毫米波”)。

5G的频段号以“N”开头，与LTE以“B”开头的频段号不同。目前3GPP规定的5G NR频段如下:

①在fr1内(低于6ghz):

②在FR2(毫米波)范围内:

波长较短的毫米波会产生更窄的波束，从而为数据传输提供更好的分辨率和安全性，具有速度快、数据量大、时延小的优点。其次，更多的毫米波带宽可用，既提高了数据传输速度，又避免了低频段的拥塞(在5G中毫米波频率应用研究之前，该频段主要用于雷达和卫星业务)。5G毫米波生态系统需要大规模的基础设施，但它可以实现比4G LTE网络高20倍的数据传输速度。

在高通MWC的演示中，利用毫米波技术实现了4.63Gbps的网络传输速率，这在4G时代是不可想象的。

但由于无线电波的物理特性，毫米波的短波长、窄波束特性增强了信号分辨率、传输安全性和传输速度，但传输距离却大大降低。

根据谷歌对相同范围和相同基站数量的5G覆盖测试，毫米波部署的5G网络在100Mbps时可以覆盖11.6%的人口，在1Gbps时可以覆盖3.9%。在Sub-6频段的5G网络中，100Mbps网络可以覆盖57.4%的人口，在1Gbps速率下可以覆盖21.2%。

谷歌测试结果对比，上为毫米波覆盖，下为Sub-6覆盖对比谷歌的测试结果，上面是毫米波覆盖，下面是Sub-6覆盖。

可以看出，运行在Sub-6下的5G网络覆盖范围是毫米波的5倍以上。此外，要建设毫米波基站，需要安装大约1300万根电线杆，这将耗资4000亿美元。只有这样，在28GHz频段，每秒100 Mbps和每秒1Gbps的覆盖率才能分别达到72%和55%。Sub-6只需要在原有的4G基站上安装5G基站，大大节省了部署成本。

目前美国政府尤其是军方大量使用3-4GHz范围内的频段用于军事通信和国防通信，迫使美国将赌注压在毫米波上。

中国选择押宝亚6G。根据3GPP中5G的频谱范围规范，中国联通和中国电信放弃了之前的频谱资源，换来了目前产业成熟度最高的3.5GHz资源(3400MHz-3500Mhz分配给中国电信，3500MHz-3600MHz分配给中国联通)；移动在2.6GHz频段和4.9GHz频段继续深耕。

另外，中国虽然赌了次6G，但并没有放弃对毫米波的探索，充分贯彻了鸡蛋不放在一个篮子里的思想。

中美5G建设情况

刚才我们说了，美国的5G毫米波是有缺陷的，所以Sub-6G的3Ghz-4Ghz之间的频段目前在全球5G活动中占主导地位，因为相比毫米波频谱，3 GHz和4 GHz的传输范围得到了提升，可以用更少的基站提供同样的覆盖和性能。

而中国也已经成为5G的全球领导者，并有望成为5G全球经济的领导者，构建5G全球标准:

中国计划部署第一个广泛使用的5G网络，其首批Sub-6网络服务将于2020年投入使用。先发优势可能会推动智能手机和电信设备供应商以及国内半导体和系统供应商的市场大幅增长。因此，中国的互联网公司将为其国内市场开发基于5G速度和低延迟性能的服务和应用程序。随着5G在全球以类似的频段部署，中国的智能手机和互联网应用及服务很可能占据主导地位，即便它们被美国市场排除在外。中国在5G领域的发展，将重现美国在4G领域的辉煌。在海外，中国一直在与国家和外国公司保持合作，以扩大其5G的影响力。在欧洲，尽管美国官员要求盟友阻止中国公司，华为和中兴仍然正在为个别国家的5G网络提供建设的服务，并签署了多项5G合同。此外，中国在“一带一路”计划中投入了大量时间和资源，包括推动中国建设的网络基础设施，以提供跨越整个路线的连通性。这一策略已经取得了一些成功：在2018年第三季度，华为在全球通信设备市场占有28％的份额，比2015年上升了4个百分点。随着更多地区的5G网络依赖中国通信设备推出，预计华为的市场份额将继续增长。这些努力将使中国能够推广其首选的5G网络标准和规范，并将在未来主导全球的5G产品市场。

美国还在思考如何彻底解决毫米波的缺陷。目前，美国正在尝试通过大规模MIMO和波束形成来提高毫米波的传播效率。

大规模MIMO是一种天线阵列，它将大大扩展设备连接数量和数据吞吐量，使基站能够容纳更多用户的信号，并显著提高网络的容量(假设有多条用户射频路径)。波束形成是一种识别特定用户的技术，可以有效地向特定用户传输数据，减少附近用户的干扰。虽然这些技术可以提高毫米波的传播效率，但在更大范围内保持连接稳定仍然是一个挑战。在毫米波作为更通用的无线网络解决方案部署之前，需要投入大量的时间和R&D成本来求解毫米波的传播特性。

况且美国还在考虑要不要换到Sub-6G，跟着中国走。

加速5G 6亚6 GHz在美国的部署。为复杂的多频段收发器增加新的频段大约需要两年时间。美国将能够通过利用市场上现有的子组件和设备来实现更成熟的频谱使用，例如利用现有的高通产品来实现中国5G系统使用的频段，从而避免花费额外的时间来弥补这两年5G研究的滞后。

然而，即使共享频谱，也需要5年时间:

要允许Sub-6频段的商用，可以重新规划政府频段，或者共享这些频段，但这两种方式都需要相对较长的时间。清理频谱占用(将现有用户和系统迁移到频谱的其他部分)然后通过拍卖、直接分配或其他方法将其释放给民用部门的平均时间通常在10年以上。共享频谱是一个稍快的过程，因为它不需要对现有用户进行彻底的改革，但即使如此，也需要5年以上的时间。

可以说，美国目前已经陷入了5G的困境，而中国在5G的发展上走得非常稳健。近日，工信部表示，目前各地推广的5G网络基本都是非独立网络。预计明年，中国将正式大规模投资建设自主5G网络。

根据中国信息通信研究院5G产业的经济贡献，预计2020-2025年，我国5G业务直接带动的经济总量将达到10.6万亿元，间接带动的经济总量约为24.8万亿元，5G将直接创造300多万个就业岗位。

最重要的是，中国将可能成为5G的全球领导者，重现美国在4G时代的全球经济霸主地位。

来源:美国国防部国防创新委员会发布了5G生态系统:美国国防部的风险和机遇(5G生态系统:国防部的风险和机遇)报告