5G三大应用场景

如图1所示为ITU、3GPP所公认的未来5G的三大应用场景包括增强型移动宽带、5G时代的IoT及高可靠低时延场景。

其中，5G时代的IoT一定区别现在4G时代。我们现在谈到的NB-IoT、eMTC、Cat-M1都是基于4G LTE时代的IoT，这样的mMTC也可以理解为基于5G标准的IoT。而高可靠低时延应用场景包括现在的自动驾驶、AR/VR等诸多对可靠性和实时性要求很高的应用场景。

手机应用5G面临的挑战

 

增强型移动宽带仍是5G的主要应用场景，同时也面临众多挑战，现以手机为例进行分析，主要有以下三大挑战：

 

1）由于要支持5G，还要向下兼容3G、4G，所以会加入更多新的区别于传统4G的射频半导体器件，包括滤波器、开关、功率放大器，以及整合起来的前端模块，这也是来自于新的5G频段、标准及调试方式的需求。

 

2）频段的定义是又一难题。除了新定义的5G频段以外，还会有一些4G频谱在2020年，甚至之后重更到5G，这就要求新的射频器件要在现有的4G射频半导体基础上同时支持5G-NR标准。

 

3）基础设施方面同样会有新的挑战。例如现在毫米波在5G上的商用，毫米波在目前来看，在中国商用可能还需要3-5年的时间，而在应用比较靠前的美国，今年已经毫米波在5G的商用，这个场景叫作FWA（Fixed Wireless Access，固定无线接入）。FWA并不是传统意义上手机这样的移动终端的应用场景，因而美国基于毫米波的5G并没有应用到移动制式设备或场景，同时也带来了区别传统移动设备的基础设施需求。

 

国内宽带最后一公里选用的是光纤入户方式，这就要求光纤必须和楼宇相互连接，光缆必须要埋在地下。而现在美国用毫米波FWA（Fixed Wireless Access，固定无线接入）来解决最后一公里的问题不再需要有线，但是采用这种方式的话，你在家里面的接入设备只是一个固定接入设备，不是一个可移动的设备，而且也不是一个电池供电的设备，是一个需要电源供电的设备。而这是区别于真正5G移动智能手机的另外一个应用场景。

 

4）在系统架构方面需要更多考虑前端架构如何实现，包括你需要几根天线、如何做天线分工。在未来5G的手机通信中，除了单纯的射频半导体的影响，更多地需要考虑系统架构，以天线分工为例，要实现更好的天线分工需要有天线分工器、多工器等，未来在5G的前端架构中，除了PA、滤波器、LNA等传统的射频收发器件以外，你需要更多考虑的是前端的天线如何分配，多工器如何更好地支持载波聚合。而由于天线分工器有不同的组合（不同频段、不同功能性的组合），所以在未来5G智能手机中，天线的分工会是占比相当大的设备器件，这也是伴随着5G衍生出来的新设备前端器件。除此以外，因为你的天线越来越多，但你手机上还希望一根天线的覆盖更宽的范围，未来在5G时代天线调谐技术相比较4G时代会用得更多。

 

5G商用时间提前

 

如图2所示为3GPP对于整个5G应用的路线图时间划分。从图中可以看到，自2018年起，所有国家运营商都开始做试商用，但真正大规模商用还是要到2020年下半年，甚至要到2021年。

Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇先生表示，从现在开始到2019年上半年，更多的运营商会做5G的试商用，这主要是因为之前还没有真正的标准。而随着2017年12月份NSA（非独立组网）第一版标准的制定，2018年6月将完成第一版SA（独立组网）标准制定，由此将会加速5G网络商用步伐。

从2019年下半年到2020年会有更多基于3GPP的第15个版本的5G商用，可能在某些国家会有大规模的商用，包括中国现在三家运营商的目标都是希望在2019年下半年、2020年初正式实现5G商用。但是在此期间，运营商肯定会有不同制式的规划，目前在全球只有中国移动和中国电信两家会走独立组网路线，其他所有运营商目前的规划都是走非独立组网。2020年到2021年就是真正的5G大规模商用，所有支持5G的独立组网以及非独立组网的终端网络在2020年都会完成商用。

 

另外，采用非独立组网形式对射频前端也产生一定影响。由于非独立组网依靠LTE作为核心网，所有的语音通信层、控制层都是LTE，数据层是5G数据，这就意味着射频前端必须有一个LTE通道，无论是哪一个频段，还必须有一个5G的通道在同时上下行工作，这必然会带来相互干扰的问题。

据陶镇先生分析，在当下阶段，包括高通、英特尔、海思等主流芯片公司在移动的芯片中可能会把5G-NR全新的收发机芯片和4G的LTE芯片做成两个芯片。到了2019年之后，我们看到会有更多基于5G-NR模块的产生。

 

全球运营商的布局

 

SA与NSA的抉择

 

从目前规划来看，绝大多数运营商走的都是NSA，只有国内中国移动和中国电信走的就是SA。而为什么会有不同的选择呢？尤其是国内两家运营商为什么会独爱SA，这个问题也很有必要在此拿出来分析一下。

 

从成本的角度来讲，NSA占有很大优势。要做一个SA的布网需要全部重新投入，包括你的核心网、接入网、数据链网都是基于5G-NR，投入相当大；而NSA的则可以基于4G-LTE的核心网和接入网，只需在数据层做5G的基站部署。

 

从功能来讲，SA扳回不止一分。很多人认为5G相较4G而言就是速度快，但是从运营商的角度来看，除此之外，5G还有4G时代诸多不能实现的功能，例如网络虚拟化管理、网络切片功能。所以从这方面来说，NSA的组网方面还不能算完整的5G网络，NSA只是真正到5G商用中间的一个过渡，未来大部分国家商用5G网络都会过渡到SA，这也是为什么中国移动和中国电信第一步就选择做SA的原因。

 

频谱规划

 

目前5G部署走在前列的有中国、美国、日本和韩国这四个国家。其中，中国目前在6GHz以内有两个频段，包括3.3GHz~3.6GHz的300MHz的带宽，以及4.8GHz~5GHz的200MHz带宽，具体三大运营商如何分配还有待相关规定出台。

在国外，日本和韩国在2020年会商用厘米波段这个频谱，具体是在3.5GHz和4.8GHz两个频段。而美国由于没有厘米波的频段可用在移动通信领域，它的频谱是从3.5G到3.7G 150兆，再往上都不是用在移动通信，因而其重点放在毫米波的应用上。当然美国监管部门在讨论未来要开放更多的C波段频谱到5G，不过还没有一个准确的时间点。

 

Qorvo关于5G商用发展计划

 

Qorvo从2017年开始开发了第一款基于5G NR新标准的射频前端模块，目前在支持5G智能手机这一块，陶镇先生表示，无论是走独立组网还是非独立组网，无论是从技术的角度还是支持的角度都已经做好了准备。在2018年2月，中国移动发布了“5G终端先行者计划”，基于“5G终端先行者计划”，中国移动联合全球20家终端产业合作伙伴，预计于2018年底前推出首批符合中国移动需求的5G芯片，2019年上半年发布首批5G预商用终端，包括数据类终端、智能手机等产品，Qorvo也被邀请加入这个计划。Qorvo的目标是3.5G、4.8G的5G射频半导体产品在2019年上半年正式进行量产，配合国内的主要手机厂商，尤其是中国的运营商，在2019年下半年至2020年上半年实现5G正式的商用。