我們聊了太多關于5G的話題。突然發(fā)現(xiàn)。在5G這個眾所周知的名詞之外很多人其實還有很多并不了解的故事。比如有關頻段的話題。我們知道。5G可使用6GHz以下的中低頻段進行中長距離通信。短波頻率則可使用24GHz以上的毫米波進而提供高帶寬通信服務。根據(jù)5G的預期承諾。能實現(xiàn)支持高達10 Gb/5的高吞吐量通信以及低至1-4ms的延遲。同時。在吸收性方面。無線信號可能會被墻壁、樹葉或空氣等吸收。而光纖電纜中的光束可能會被光纖玻璃芯中的微小缺陷吸收。當攜帶信號的光子被這些環(huán)境中的障礙物吸收時。會出現(xiàn)信號變?nèi)酢⒉环€(wěn)定的情況……那么5G到底是如何解決或者規(guī)避這些問題呢？靠頻段。

頻段是個熟悉而又陌生的東西

稍有物理知識的人都知道。信息傳遞都需要媒介。而數(shù)字信號也是一系列的信息符號，在選擇信息傳輸渠道時便需要權衡取舍。模擬無線電是通過無線電波“空中”傳輸?shù)?，它可以在長距離的各個方向上承載簡單的信號?；ヂ?lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)在使用光纖電纜中以引導光波在遠距離傳輸大量信息中，需要建造和安裝大量的電纜，因此其主要存在昂貴的成本問題。

由于不同的通道以承載不同頻率的EM波，通道可以承載的頻率范圍稱為其帶寬。帶寬的計算簡單地是從最大值中減去通道可以承載的最小頻率。范圍從0到1000 Hz的信道具有1.000 Hz的可用帶寬，而范圍從100.000到101.000 Hz的信道具有相同的帶寬。帶寬有助于確定一個信道可以發(fā)送多少信息，因此更多的帶寬也就意味著更多的信息容量。

在給定固定數(shù)一的帶寬和恒定信噪比的情況下。信道可以承載的信息吞吐量有理論上的限制。著名的香農(nóng)-哈特利定理（通常稱為香農(nóng)極限）給出了其極限定式。這里我們不想解釋數(shù)學定理，直截了當?shù)卣f，香農(nóng)定理告訴大眾，更多的帶寬意味著更多的容量。更好的信噪比也是如此。如果信道的帶寬和信號功率是固定的，那么噪聲越大意味著容量越小。香農(nóng)定理使我們可以利用某種介質(zhì)的物理特性。例如銅線或光纖，能快捷的計算出我們可能會擠出多少的容一，即使目前的手段還不能實現(xiàn)也能給出計算上的結(jié)果。

通常而言，信號傳播的距離越長，信號功率因衰減而變得越弱。根據(jù)香農(nóng)定理，這降低了SNR。并降低了信號可以攜帶的全部信息。因此，在不知道信號會走多遠的情況下就不可能談論信道的容量。無線寬帶解決了與有線和光纖等有線技術根本不同的問題。有線技術可將服務提供到固定地點。例如家庭或企業(yè)端。無線技術通過空中向移動設備提供數(shù)據(jù)服務，這是向大型公共區(qū)域提供靈活的寬帶服務的唯一方法。

在過去的幾十年中，無線和有線寬帶技術在互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中和諧共存。但是。5G的出現(xiàn)，很可能讓無線寬帶能夠直接與有線寬帶展開全新的競爭，甚至會完全替代有線寬帶。

無線互聯(lián)網(wǎng)的部署還受到有線系統(tǒng)不受限制的約束。低頻無線信號的應用中，例如AM/FM廣播和廣播電視?？梢圆怀蓡栴}地穿過樹木、建筑物和露天區(qū)域等環(huán)境。由于較高的頻帶具有更多的帶寬，通?？蓴y帶更多的信息。

只不過。高頻信號也更容易被吸收和散射，從而限制了它們可以傳輸?shù)木嚯x。雖然2.4 GHz WiFi可以穿過墻壁，但5GHz WiFi便會面臨穿透性差的問題、據(jù)悉。下一代Wi-Fi技術稱為是WiGig，它利用高達60GHz的頻帶。在該頻率下，60GHz路由器將最適合附近的視線通信。

我們熟悉的4G是通過在700 MHz和2.6GHz頻段之間進行運行，可以為距離較遠的農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)的設備提供服務。從技術上講，4G系統(tǒng)應該能夠為低移動性設備提供1 Gb/s的下載速度。但是。在現(xiàn)實世界中。大多數(shù)運營商提供的速度實際為下行10～50 Mb/s。上行3-20 Mb/S。

5G有望在吞吐量和延遲方面比4G有所改善。對于長距離鏈路。5G將使用4G當前使用的相同頻譜，例如介于700 MHz和4 GHz之間。天線和編碼技術的改進將使載波能夠更好地利用相同頻譜。在吞吐量方面，長距離5G可能不是邁出的重大一步：低于6GHz 5G部署的測試發(fā)現(xiàn)，在最佳情況下它能夠達到數(shù)百Mb/s的速度。

除了重新使用4G頻譜外，5G還將支持26GHz及更高頻率的“毫米波（mmWave）”頻率。更高頻率的頻道很有吸引力，因為它們提供了更多可用帶寬。因此可以支持更高的最大吞吐量。使用mmWave頻譜，5G發(fā)射機將能夠提供更好的傳輸速度，在最佳條件下最大可達1到10 Gb/s。只不過。由于毫米波信號的頻率比傳統(tǒng)的蜂窩信號高得多。因此它們遭受的吸收和散射要大得多。毫米波信號無法穿過大多數(shù)墻壁。茂密的樹葉甚至還會受惡劣的天氣影響。此外即使在晴朗的條件下。它們的功耗也比6 GHz以下的信號快得多。這意味著mmWave不能很好地用于室外到室內(nèi)的通信、mmWave發(fā)射器將更像Wi-Fi可以為較小的開放區(qū)域提供服務，暫不能成為4G的現(xiàn)成替代品。

5G毫米波頻段的“波拆”

2019年底的時候，5G的毫米波頻譜之爭終于可以暫告一段落。ITU最終為5G毫米波頻段“擴容”，具體包括24.25-225GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz-47.2-48.2GHz和66～lGHz。

如果要完全釋放5G所有潛力，中長期來看，毫米波對中國5G的發(fā)展是很重要的。

毫米波對5G發(fā)展的重要性不可言喻。在5G網(wǎng)絡領域，可以利用毫米波無線電頻譜為5G網(wǎng)絡提供所需要的帶寬。以滿足高速的移動網(wǎng)絡需求。所以5G的毫米波頻譜之爭也會更加激烈。有業(yè)內(nèi)觀點認為。從2020年到2034年。在15年的時間里。對毫米波頻譜資源的利用有望推動全球GDP增長5650億美元。

無論是5G毫米波頻段的確定，還是國際規(guī)則的修改。乃至保護措施的制定，其結(jié)果將對數(shù)萬億美元的信息通信技術產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠影響。所以，5G毫米波議題是世界各國以及國際組織關注的重中之重。

早在2019年世界無線電通信大會（WRC-19）的國際條約會議上，來自190多個國家的3000名代表將開會決定5G頻譜如何使用，也成為他們相互博弈的主要戰(zhàn)場。

大會召開前夕，GSMA及其董事會代表全球移動產(chǎn)業(yè)，在一封發(fā)向全球170個國家的政府部長和監(jiān)管機構(gòu)負責人的公開信中。呼吁各國政府在WRC-19上支持移動頻譜的規(guī)劃。經(jīng)過多輪激烈博弈。ITU最終為5G毫米波頻段“定音”。確定了更多的頻段，包括24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2GHz和66-71GHz。

同時，大會為了適當保護上述頻段的地球探測衛(wèi)星業(yè)務采取了相應措施。大會形成的新決議指出，IMT的超低時廷和高比特率應用需要比之前更大的連續(xù)頻段.為了促進5G全球漫游和規(guī)模經(jīng)濟效益得到最大程度的釋放，需要在全球范圍內(nèi)采用統(tǒng)一的IMT頂段。

事實上，我國關于5G毫米波的技術研究早已開啟。如IMT-2020（5G）推進組將統(tǒng)籌規(guī)劃、分階段推進，對毫米波試驗的工作大體分為三個階段。之前有報道稱，2019年重點驗證5G毫米波關鍵技術和系統(tǒng)特性，而2020年重點驗證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作：2020到2021年開展典型場景驗證。

實際上，我國整個毫米波測試進展比原來預期的計劃大大提前，諾基亞貝爾率先完成了整個毫米波的功能射頻和外場性能測試。截止到2019年10月底。華為、中興、諾基亞貝爾三家系統(tǒng)廠家全部完成了今年預計的測試工作，完成了毫米波關鍵技術測試的主要功能、設計和外場性能測試，實現(xiàn)了毫米波的主要關鍵技術，開展了毫米波射頻的測試，支撐了我國毫米波規(guī)劃工作。要知道，毫米波由于頻段很高，很多測試方法都會跟以往不一樣。所以通過在試驗當中來研究5G毫米波的測試技術，以制定相應的方法。開發(fā)毫米波射頻功能和系統(tǒng)。構(gòu)建NSA-SA的毫米波試驗環(huán)境。是目前我們工作的重心。

題外話，關子“N79頻段”的狹隘言論

聊到頻段的話題，最近有件事也“很有趣”，那就是“廣電獲取的N79頻段將會使得市面上多款5G手機無法使用”的傳言。這個傳言本身是可笑的。

我們知道。中國廣電獲得了工信部頒發(fā)的4.9GHz頻段（N79）5G試驗頻率使用許可，讓中國市場擁有了三張5G網(wǎng)，中國移動一張。中國電信和中國聯(lián)通共享一張以及中國廣電一張。也讓5G市場玩家更多，也讓5G市場有了更多可能。

但是。對于市面上多款5G手機無法使用無法使用中國廣電獲取的相關4.9GHz頻段（N79）5G試驗頻率的言論，確實有些狹隘。首先，目前5G基站尚且未打開N79頻段，N41頻段和N78頻段是主流頻段。中國聯(lián)通和中國電信用的是N78頻段。而中國移動用的是N41和N79頻段，而且中國移動的N79頻段的5G基站還沒有開始建設，只僅僅支持N41頻段。并且也會成為中國移動未來數(shù)年內(nèi)的核心頻段，因此5G手機支持N79頻段也沒有什么用。對于的N79頻段。行業(yè)普通看法是“未來幾年難以落地”。覆蓋范圍小、穿障能力弱，使得必須運營商必須建設更密集的高頻基站，成本也高。短時間無法實現(xiàn)完全覆蓋。

不過。中國廣電與國家電網(wǎng)合力建設5G基站，但當前三大運營商幾乎已經(jīng)瓜分了用戶。飽和的用產(chǎn)市場讓中國廣電滲入其中十分艱難。這，才是廣電的核心難題，而不是“N79頻段”的問題。

共建共享是國家政策所倡導。中國電信和中國聯(lián)通已經(jīng)走在前，難保中國移動和中國廣電不走在后。這樣一來。國內(nèi)5G格局將發(fā)生大變化。四家獲得5G牌照的企業(yè)，變成了兩大陣營?，F(xiàn)在。影響格局變化的關鍵因素在于中國廣電，雖然它本身力一不強，但是它處于重要支點上。不排除中國廣電會牽手多家合作伙伴，解決站址、電力以及資金難題，并盡快推動700MHz、4.9GHz產(chǎn)業(yè)鏈的成熟。

后記

頻段，本身是技術的范疇，而不是市場的決定因素。隨著5G商用步伐進一步加快。5G新業(yè)務應用帶動移動數(shù)據(jù)使用量飛速增長，增強型移動寬帶業(yè)務和固定無線寬帶業(yè)務以及智慧城市、工業(yè)制造等行業(yè)應用加速了移動數(shù)據(jù)使用量的激增。作為移動通信技術發(fā)展的核心資源。頻譜資源是寶貴而且稀缺的，頻譜規(guī)劃是產(chǎn)業(yè)的起點。也將在很大程度上決定產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向、節(jié)奏和格局。