北斗5g第一次登陆数字信号

5G+北斗融合引领新基建
北斗卫星导航系统是我国自行研制的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。
而我们逐渐熟知的5G技术具备高速率、低时延、大带宽的优势，开创了崭新的数字化智能时代，正在赋能千行百业，深刻改变着社会生活。
一张是“地上的网”，一张是“天上的网”，5G与北斗的相遇能够擦出什么样的火花？
在近日举行的中国北斗应用大会暨中国卫星导航与位置服务第十届年会上，一批北斗实际应用吸引了众人的目光，也让更多人意识到，“5G+北斗”这个智能化时代的融合基础设施，正在成为新一代信息技术和产业发展的制高点。
5G 最大的优势在于“快”，比4G网络传输速度快100倍，同时时延低于1毫秒。而北斗的优势在于“准”，据中国卫星导航系统管理办公室主任、北斗卫星导航系统新闻发言人冉承其介绍，北斗系统全球范围定位精度优于10米、测速精度优于02米/秒、授时精度优于20纳秒、服务可用性优于99%。
当5G的“快”遇上北斗的“准”，二者的融合将满足全覆盖的高精度需求，相互赋能，彼此增强。当前，我国正在推进新基建战略，注重七大领域的高科技产业基础设施的数字化、智能化建设，而基于“5G+北斗”的通信技术与精准时空技术的融合及应用，将是这些领域基础设施信息化、智能化升级改造不可或缺的重要手段。正如中国卫星导航定位协会会长于贤成所说，北斗系统正在加速与其他的新技术融合，特别是与物联网、无人驾驶、人工智能、5G、区块链等战略性前沿技术的融合，成为打造新型基础设施重要的赋能手段。
随着“5G+北斗”探索的深入，融合发展“5G+北斗”，一方面通过5G对北斗导航系统的支持，将北斗推向全球，利用5G产业规模优势促进我国北斗事业的发展；另一方面也利用北斗高精度定位助力满足5G+工业互联网以及车路协同等对定位精度越来越高的需求。

关于5G新基建至少包括以下内容：
一、5G基础网络建设
包括常规理解的5G基站、核心网、传输等5G系统的设备研发、网络部署、运营维护等。
二、网络架构的升级改造
包括推动传统通信机房向数据中心升级改造，通信网络由刚性的传输与交换网络向d性、云化、虚拟化、智能化、切片化等演进，网络控制由中心集中控制向多级分布式自适应控制演进。
三、业务应用的对接
信息通信基础设施应该能够满足公众、行业和社会发展在数字化、智能化及数字孪生应用等领域对信息传输、存储、处理的需求，能够联通所有行业的各种类型的数据以及生产的全过程。
四、新型治理架构
新型数字化将推动新型的文化生活创新。信息基础设施的建设同时应该能够满足人类社会新型数字化文明的积累、传承、共享等需求。信息基础设施及网络空间的管理和治理模式需要建立基础框架，并长期逐步优化，支撑人类文明向更高层级发展。

5G基建的五个建设重点
5G作为新的ICT基础设施，在建设目标上应该包含：从人口有效覆盖向“人”+“物”各种应用场景的“全场景覆盖”；网络容量和业务质量能够支持包括民用通信、行业用户等各种类型的“全业务应用”；网络架构从信息传输、存储、处理相对独立走向智能云网一体化的“ICT深度融合”；未来设备类型将更加多样，特别是由于远端设备部署在用户的周围，需要满足隐秘性、美观性、安全性的要求，甚至需要采用与建筑材料构件的一体化设计并与公共基础设施一同规划建设。
对于近期的5G新基础设施建设的重点，余少华表示有以下方面：
一、基础配套建设，包括机房、供电、铁塔、管线等的提前升级、改造和储备，以及与运维模式的协同。
二、5G基站、核心网、传输等的基础网络设备研发与部署，5G独立组网模式与业务创新的协同。
三、5G新型云化业务应用平台的部署，与新业务以及各种垂直行业应用的协同。
四、围绕5G的工业互联网新型先进制造网络环境。包括物联网云、网、端等新型基础设施，围绕车联网的车、路、网协同的基础设施等。
五、5G安全包括数据全过程的安全体系和保证，相应的认证、加密设备部署和体系构建，以及与网络架构和业务运营安全的协同。

近日，特朗普与美国联邦通信委员会的会晤洽谈视频被曝光，在该段视频中，他不仅接连宣布了包括2750亿元的5G投资计划，还高喊：“5G竞赛已经开始，这一仗美国必须赢。”

然而，即将到来的5G通信技术浪潮将要使用的频段，也是重要的卫星气象微波遥感的频段之一。所以美国宇航局对此深感担忧。

为何大家都要“抢”这一频段呢？让我们先来科普一下微波。

微波

微波一般被认为是波长在1毫米~30厘米范围内的电磁波， 而气象微波遥感就是利用地球反射或辐射的微波信号及大气的相互作用来遥感探测气象要素。

目前，应用较多的被动式微波辐射计能够敏锐地采集到地球本身发射出的比较微弱的微波辐射信号，从而给地球做“体检”，辨识出环境变化和灾害天气的演化过程。

微波相较于可见光和红外遥感，不易受大气影响，具备对云、雨、大气较强的穿透能力，可以对地面降水、云水路径、大气中水汽总量、土壤湿度、植被含水量、地表温度、海冰、雪盖等重要的气象参数进行全天时、全天候的监测，已被广泛应用于资源环境和灾害性天气的监测与预报中。

但随着手机、广播、导航等无线电业务的突飞猛进，越来越多的低频无线电频段被占用，而这些又与卫星气象微波遥感所使用的低频频段部分所重合。

究其原因，是由于这些人类活动所形成的低频无线电信号会被相近频率的星载微波辐射计接收，对其观测数据造成干扰，科学家称之为无线电射频干扰。

由于强的无线电射频干扰信号很容易淹没相对较弱的地球自身的微波辐射信号，导致卫星微波遥感获取的局地观测数据失真，进而产生较大的反演误差，影响科学家对气象及其发展趋势的判断与预测。

无线电射频干扰的信号来源包括军用或民用雷达、移动通信设备、通信卫星、空中交通管制、全球导航定位系统、各种遥控系统等。

研究表明，在低频频段的卫星微波观测数据中，无线电射频干扰信号在陆地和海洋上均有存在。

由于海洋自身的微波辐射量远低于陆地，真实环境信号与干扰信号的信干比更低，从中识别干扰信号、辨识真实气象信息的难度更大。

根据现有的研究显示，海洋上的无线电射频干扰信号通常存在于岛屿、近岸地区以及航空、航运的航线上，大洋内部有时也会有。而海洋往往是许多天气或气候现象的策源地，所以对其进行精准监测显得尤为重要。

微波辐射计

微波辐射计是一种测量较宽频段内相对微弱的自然微波辐射的高灵敏度接收机。

目前，美国EOS/Aqua卫星、Coriolis卫星，中国第二代近极地太阳同步轨道气象卫星风云三号A/B/C星，日本水循环全球变化观测卫星等气象卫星上都装有先进的多频段星载微波辐射计。据报道，它们低频通道的观测数据均不同程度地受到了无线电射频信号的干扰，降低了信号质量。

近年来，人类的移动通信技术得到了日新月异的蓬勃发展，我们经历了2G、3G、4G时代，目前世界主要大国或地区都在向5G时代迈进，相关设备和产业呼之欲出。在今年的两会上，人大代表、中国联通研究院院长张云勇表示，我国的5G通信设备将于今年下半年面市，明年有望得以更大规模应用。

移动通信技术代际升级的实质，主要就是空域资源与高频段资源的结合。 目前，空域资源是主要手段，如何进一步挖潜已成为业界难题，所以对更高频率的频段资源进行开发利用，成为5G技术发展的迫切需求。

正如一枚硬币总有正反面，与此相对应的是气象微波遥感中的高频频段将会受到人为无线电射频信号的干扰，很可能影响到对气象环境的监测与预报。可以说，在5G发展的大潮下，气象微波遥感技术急需提升能力，需要进一步丰富技术手段，提升技术水平。

目前，世界各国研究人员对星载微波辐射计的无线电射频干扰辨识做了大量的研究，发现 无线电射频干扰的信号通常具有定向 、 窄频 、 空间孤立分布 、 时间持续存在等特性 ，并提出了多种干扰信号辨识方法，从而提高辨识的准确性。为了进一步抑制无线电射频干扰，科学家还需要做很多信息处理技术方面的研究。

另外， 星载降水测量雷达 作为一种新型的主动式微波气象遥感仪器，具有其他被动气象遥感设备所不具备的独优特点。

▪ 它具有对气象要素进行三维精细结构测量的能力 ， 能够有效提高天气预报的精度和台风路径预报的准确性 ；

▪ 它也可与微波辐射计等其他被动气象遥感仪器联合使用 ， 提高被动气象遥感载荷的效能 。

未来，主被动结合、算法先进的气象微波遥感必将实现高频次、高时效、大范围的气象观测，为全球气象灾害的监测和预报提供有力支撑。

文/许元男

编辑/张晓帆 曹郁展（实习生）

监制/许斌

3GPP Release 15概述
3GPP成员定期会面以协作并创建蜂窝通信标准。目前，3GPP正在为5G定义标准。3GPP由各个具有特定关注范围的工作组组构成。图1显示了3GPP的基本组织结构。比如，对于底层研究，由RAN1定义的物理（PHY）层，由RAN2定义的MAC层，以及在某些情况下由RAN4定义的PHY层测试。
5G KPI和3GPP的时间表

国际电信联盟（ITU）对5G提出了要求，这些要求至少于实现三个关键指标（KPI）：

■增强型移动宽带（eMBB）：峰值数据速率> 10 Gb / s

■大规模机器类型通信（MMTC）：接入密度> 1 M / km2

■超可靠的低延迟通信（URLLC：）端到端延迟<1 ms。

下表是作为2020年5G最低要求的具体技术要求。
3GPP制定了自己的标准发布时间表，如图2所示，以确保4G和5G之间的版本以正常的节奏进行，并且按时发布标准。自最初发布时间表以来，第15版标准的时间表已经加快，但第16版计划在2020年与国际电联的要求保持一致。

5G NR 时间表

■2017年3月在RAN＃75上达成了总体时间表

■该标准仍然在进一步完善中

■RAN＃77采取了一些关键措施来确保该时间表得到满足
第15版于2018年6月的RAN全体会议上通过讨论。但是，仍有一些问题需要处理，解决方案需要最后确定。计划延迟

计划在2018年12月讨论NR-NR双连接（DC）。具体来说就是计划讨论确定DC选项4和7。图3显示了这两个选项的示意图。
第15版详细概述

为5G定义一套完整的新标准是一项艰巨的任务。3GPP已将5G标准分为两个版本：版本15（对应于NR阶段1）和版本16（对应于NR阶段2）。在NR阶段1中，LTE和NR之间存在共同的部分，例如两者都使用正交频分复用（OFDM）。

但是，表2中也总结了不同之处。
要真正实现NR的完整版本，必须部署大量新硬件。为了继续使用现有硬件，已经提出了分阶段方法。一个是非独立（NSA）部署版本，将使用LTE核心网络，另外一个是独立（SA）部署版本，该版本将使用NR核心网络并完全独立于LTE核心网络。

为了确保哪些设备可以相互通信，引入了一些新的术语：

■LTE eNB-可以连接到EPC或当前LTE核心网络的设备

■eLTE eNB-可以连接到EPC和NextGen核心的LTE eNB的演进

■gNB -5G NR等效于LTE eNB

■NextGen核心与gNB之间的NG接口

■核心网与RAN之间的NG2-控制平面接口（LTE中的S1-C）

■NG3-核心网与RAN之间的用户平面接口（LTE中的S1-U）

图4和图5中所示的3GPP TR 38804（草案v04）中的三个图示出了5G NR的各种部署方案。
图4在左图中示出了NR gNB的辅小区NSA *** 作连接到LTE EPC的设置。右图显示了添加NextGen核心的场景。eLTE eNB充当主设备。NR gNB处于NSA模式，具有用于eLTE eNB和NR gNB之间的数据流的定义路径，其中NextGen核作为主设备。图5显示了一个替代部署方案，其中包含分阶段演进以添加独立 *** 作。在制定此分阶段方法时，所有部署类型都可以同时运行。新部署的确切时间和阶段取决于各个网络提供商。

对于NSA *** 作，需要在LTE和NR之间存在用于双连接的协调频率规划。表3示出了各种LTE频带如何对应于所提出的NR频率范围。
NR的特定频带范围如上图，但频率仍未最后确定，特别是对于mmWave。从2018年5月举行的RAN4会议看，表4显示了讨论中的运营频段。值得注意的是，已经添加了频带n261，更有趣的是，已经删除了旧版本中定义为318 GHz-334 GHz

TDD的频带n259。该频段最初被称为研究频段，但CEPT于2017年11月将其从5G考虑频带中删除了。
对于其他频段，如，正在积极研究将2425 GHz-295 GHz用5G NR。作为技术报告38815的一部分，正在跟踪并积极更新。以下频率图表取自该报告，提供了一个很好的直观图，显示各国感兴趣的5G频段情况。
NR的子载波结构设计用于低于6 GHz频段和mmWave频段。这是通过创建通过将基本子载波间隔（SCS）缩放整数N而形成的多个数字来实现的，其中15 kHz是基本子载波间隔（SCS），N​​是2的整倍数。子载波结构频带选择，可能的SCS为15 kHz至480 kHz。
并非所有频段的的SCS选项都已经确定。对于6 GHz以下，仅使用15 kHz，30 kHz和60 kHz。高于6 GHz，还没有决定。候选SCS为60 kHz，120 kHz和240 kHz，而480 kHz被标为将来研究使用。将基于相位噪声模型，信道带宽，快速傅立叶变换（FFT）大小以及它们要支持的服务（eMBB，URLLC或mMTC）等来研究这些选项的可行性。这些SCS不适用于所有频段而是适用于某些公共或特定用途用数据信道。表5总结了这些组合。
子载波结构的某些部分是灵活的，如SCS，而其他部分是固定的。子帧持续时间固定为1ms，帧长度为10ms。给定15kHz 2n的子载波间隔，15kHz的每个符号长度（包括CP）等于SCS的相应2n个符号的总和。与其他OFDM符号相比，05m中的第一个OFDM符号比16Ts（假设15kHz和FFT大小为2,048）长。16 Ts用于第一个符号的CP。NR支持扩展CP。

在NR里，对于60kHz以下的子载波间隔，间隔被定义为7或14个OFDM符号，对于高于60kHz的子载波间隔，被定义为14个OFDM符号。时隙可以包含所有下行链路，所有上行链路或至少一个下行链路部分和至少一个上行链路部分。数据传输可以跨越多个间隔。图8示出了在频域和时域中使用混合数字学的时隙中的示例子载波结构。

[

NR调制和波形与LTE具有一些共性，但旨在具有更高的频谱效率。NR支持QPSK，16 QAM和256 QAM，具有与LTE相同的星座图。支持基于OFDM的波形。至少高达40 GHz，CP-OFDM波形支持Y的频谱利用率大于LTE的频谱利用率，其中对于LTE，Y = 90％。Y的定义为传输带宽配置/信道带宽 100％。例如，建议中仅对于上行链路的Y为98％。也支持基于DFT-S-OFDM的波形，但是它们仅限于单流传输。

基于CP-OFDM和DFT-S-OFDM的波形对于用户设备（UE）都是必须的选项的。

NR定义物理资源块（PRB），其中每个PRB的子载波的数量对于所有子载波结构是相同的。每个PRB的子载波数量是N = 12。下面是一个图表。

NR尚未确定的的部分是最大信道带宽。RAN1确定版本15中的最大信道带宽为400 MHz，但以下列出了进一步研究：

-子 6 GHz频带：MHz -200 MHz范围

-高6 GHz频带：MHz-1 GHz范围

]-通过载波聚合支持最大信道带宽的可能性

载波聚合允许使用大于最大信道带宽的频谱。这对mmWave特别有用，因为其有800 MHz和12 GHz宽的通道可供使用。表6显示了不同公司提出的各频带的最大信道带宽。

多输入多输出（MIMO）是NR的关键组成部分。gNB每极化具有两个TXRU，其连接到交叉极化Tx天线。gNB在每个天线极化上选择一个模拟波束用于下行链路数据传输（即，MIMO传输）。UE设备应该能够检测 在每个极化上的不同时间单元上扫描的多个Tx波束，然后选择一个被确定为 每个上的“最佳”波束的Tx波束。

NR中的同步由同步信号（SS）块，突发同步和突发同步集合定义。NR-PSS，NR-SSS和/或NR-PBCH信号在SS块内发送。一个或多个SS块组成SS突发同步。一个或多个SS突发同步进一步组成SS突发同步集合。从UE的角度来看，SS突发同步集合传输是周期性的。这个概念最好用肉眼描述。图11显示了SS突发同步的组成，图12显示了SS突发同步集合结构。

最后，为了完成版本15，已经确定了NR的信道编码，并且它与数据和LTE的控制信道编码不同。LTE使用turbo编码用于数据信道，而NR使用LDPC编码。对于下行链路控制信息（DCI）控制信道，LTE使用卷积编码，NR使用polar极化编码。这些编码技术是针对eMBB用例定义的。可能在将来的其他NR用例中可以使用不同的编码技术。

NR的信道编码技术应该支持信灵活的息块大小K和灵活码字大小。码字的速率适配需要做到的1比特粒度。NR的数据信道的信道编码技术需要同时支持增量冗余（IR）和追踪（C方式。对于使用重复/块编码的非常小的块长度，可能优选使用组合（CC）HARQ。

展望未来：R16的研究项目和趋势

第16版的工作已经开始，一些趋势正在出现。越来越多的垂直行业支持，如非地面网络（NTN），车辆应用（V2X），公共安全和工业物联网（IoT）。对于NTN，需要修改NR版本15以支持卫星通信，特别是在mmWave频段。对于V2X，提出了对旁路链接（PC5）以及接入网络（Uu）接口的动态支持的进一步研究。正在为V2X使用场景定义新的评估方法，包括车辆队列，高级驾驶以实现半自动或全自动驾驶以及远程驾驶。其他趋势和开放研究项目包括未经许可的接入（NR-U），增强型MIMO研究（特别是> 6 GHz），综合接入和回传（IAB），和非正交多址（NOMA）技术。随着第16版的工作继续进行，其他应用程序和研究项目肯定会出现。考虑到使第16版成功所需的工作量，2020年最终确定5G的目标雄心勃勃。但是，如果持第15版的速度，那么这可能是一个可实现的目标。

5G到底是什么？

5G的全称是第五代移动通信技术（5th generation mobile networks），

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。

而5G相比于4G则增加了高速率、泛在网、低功耗、低时延的特点，从而具备超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信。目前，5G时代定义了以下三大应用场景：

eMBB：增强移动宽带，顾名思义是针对的是大流量移动宽带业务；

URLLC：超高可靠超低时延通信，例如无人驾驶等业务（3G响应为500ms，4G为50ms，5G要求05ms）；

mMTC：大连接物联网，针对大规模物联网业务；

而5G标准则被分成了分成了R15、R16两大阶段，其中R15又分为三部分，R15 NR NSA(新空口非独立组网)标准2017年12月完成，R15 NR SA(新空口独立组网)标准2018年6月完成，后边的5G Late Drop于今年6月份冻结，而R16标准完成时间则要到2020年6月，到那个时候，5G所有标准才算完成。R15标准主要是5G组网方式，而R16主要是面向智慧工厂、无人驾驶等垂直领域应用。

如今完成的R15阶段的NSA和SA一直被人所广泛热议。

为什么会有NSA也就是非独立组网出现呢？不同于以往2G/3G/4G整体演进，5G时代核心网、基站被分开了，所以就多出了多种组合方式。R15 Late Drop标准也是为 NSA 增加了更多的组合方式，可以令移动运营商可以更便捷部署5G网络，主要是增加NSA非独立组网模式，转换为5G作为核心网，增加了5G基站为主，4G基站为辅；或者4G基站为主，5G基站为辅两种状况。此外还支持NR-NR双连接，意思就是手机同时连接到两个不同频段上，低频作为覆盖层，高频充当扩容层，既保证了信号覆盖又能提高传输速率。

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，但并不代表NSA是假5G，目前中国运营商很多都是用的NSA，5G的发展是由NSA向SA过渡的。明年所有手机都会支持NSA/SA，建议大家明年再买！

5G两大方案：Sub-6G和毫米波

5G的建设方式有独立组网和非独立组网两种，那你想要建设什么样的5G，其实也有两种，也就是我们说的5G两大方案：Sub-6G和毫米波。

这两种方案是根据5G所使用的不同频谱来划分的，频谱是频率谱密度的简称，手机通讯信号传输都是通过一定频率传输的。

根据2017年12月发布的 V1500版TS 38104规范，5G NR的频率范围分别定义为不同的FR：FR1与FR2。第一种（FR1）的重心放在6GHz以下的电磁(EM)频谱上(“低到中频段频谱”，也称为“Sub-6”)，主要在3GHz 和4 GHz频段。第二种FR2侧重于24~300GHz之间的频段(“高频频谱”或“毫米波”)。

5G NR的频段号以“n”开头，与LTE的频段号以“B”开头不同。目前3GPP指定的5G NR频段如下：

① FR1（Sub-6GHz）范围内：

② FR2（毫米波）范围内：

波长较短的毫米波会产生较窄的波束，从而为数据传输提供更好的分辨率和安全性，且速度快、数据量大，时延小。其次，有更多的毫米波带宽可用，不仅提高了数据传输速度，还避免了低频段存在的拥堵（在研究毫米波频率应用在5G之前，该频段的主要运用在雷达和卫星业务）。5G毫米波生态系统需要大规模的基础建设，但可以获得比4G LTE网络高20倍的数据传输速度。

高通在MWC的展示中，通过运用毫米波技术，达到了463Gbps的网络传输速率，这是一个在4G时代无法想象的快速。

但受制于无线电波的物理特性，毫米波的短波长和窄光束特性让信号分辨率、传输安全性以及传输速度得以增强，但传输距离大大缩减。

根据谷歌对于相同范围内、相同基站数量的5G覆盖测试显示，采用毫米波部署的5G网络，100Mbps速率的可以覆盖116%的人口，在1Gbps的速率下可以覆盖39%的人口；而采用Sub-6频段的5G网络，100Mbps速率的网络可以覆盖574%的人口，在1Gbps的速率下可以覆盖212%的人口。

谷歌测试结果对比，上为毫米波覆盖，下为Sub-6覆盖

可以看到，在Sub-6下运营的5G网络覆盖率是毫米波5倍以上。而且建设毫米波基站，需要大约在电线杆上安装1300万个，将花费4000亿美元，如此才能保证28GHz频段下以每秒100 Mbps速度达到72%的覆盖率、每秒1Gbps的速度达到大约55%的覆盖率。而Sub-6只需要在原有4G基站上加装5G基站即可，大大节省了部署成本。

目前因为美国政府尤其是军方将大量3-4GHz范围内的频段用于军用通信和国防通讯，迫使美国只能选择押注毫米波。

中国选择押注Sub-6G，按3GPP关于5G的频谱范围规范，联通、电信舍弃了之前的频谱资源，换来了目前产业成熟度最高的35GHz资源（3400MHz-3500Mhz分配给中国电信，3500MHz-3600MHz分配给中国联通）；移动则在26GHz频段和49GHz频段上持续深耕。

另外，中国虽然押注Sub-6G，但是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理念。

中美5G建设状况

刚才我们说道，美国5G毫米波存在缺陷，所以目前Sub-6G中的3Ghz和4Ghz之间的频谱波段主导了全球的5G活动，因为相比于毫米波频谱，3Ghz和4Ghz的传播范围得到了改善，能用更少的基站数量提供相同的覆盖范围和性能。

而中国也成为了全球5G的领先者，并且有望成为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。

而美国还在思考如何完全解决毫米波的缺陷，目前美国试图通过大规模MIMO和波束赋型改善毫米波的传播效率。

大规模MIMO是一种天线阵列，它将极大地扩展设备连接数和数据吞吐量，并将使基站能够容纳更多用户的信号，并显著提高网络的容量(假设存在多个用户射频路径)。波束赋型是一种识别特定用户的技术，该技术可以最有效的把数据传递给特定用户并减少附近用户的干扰。虽然这些技术可以改善毫米波的传播效率，但是在更大范围内保持连接稳定仍然存在挑战。在将毫米波作为一种更通用的无线网络解决方案部署之前，还需要投入大量的时间和研发成本来解决毫米波的传播特性问题。

除此之外，美国还在思考是否要转投Sub-6G方案，跟着中国走。

加速在美国进行5G 6 Sub-6 GHz的部署。向复杂的多频段收发器添加新频段大约需要两年时间，美国将能够通过利用市场上已有的子组件和设备来实现更成熟的频谱使用，例如使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追赶这两年在5G研究上的落后。

然而即使通过共享频谱的方式，也需要花费5年：

想要允许Sub-6频段的商用，可以重新规划政府的频段或者共享这些频段，但这两个方式的时间都相对过长。清除频谱占用(将现有的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到民用部门所花费的平均时间通常在10年以上。共享频谱是一个稍微快一点的过程，因为它不需要对现有的用户进行彻底的改革，但即使是这样，也要花费5年以上的时间。

可以说目前美国已经陷入了5G的困局之中，而中国在5G的发展上正走得十分稳健。工信部近日表示，目前各地所推进的基本上为非独立组网的5G网络，预计明年我国正式大规模投入建设独立组网的5G网络。

中国信息通信研究院的《5G产业经济贡献》认为，预计2020至2025年，我国5G商用直接带动的经济总产出达106万亿元，间接拉动的经济总产出约248万亿元，5G将直接创造超过300万个就业岗位。

最为重要的是，中国将可能成为全球5G的领导者，重现美国在4G时代的全球经济主导权。

数据来源：美国国防部国防创新委员会发布了《5G生态系统：对美国国防部的风险与机遇》（《THE 5G ECOSYSTEM: RISKS & OPPORTUNITIES FOR DoD》）报告

卫星互联网的发展历史可以追溯到上世纪80年代，至今已发展30多年。近年来，卫星产业产值增幅逐步趋稳，产值规模稳中有升。《2020年卫星产业状况报告》数据显示，2019年全球航天产业收入规模为3660亿美元，同比增长17%，其中卫星产业收入为2710亿美元，占航天产业总收入的74%。卫星互联网赛道中卫星运营及服务和地面设备制造收入占比较高，2019年两者合计占整体卫星收入比例的93%。

2020年4月，卫星互联网首次作为重要的信息基础设施被纳入国家“新基建”政策支持的重点方向。卫星互联网被纳入“新基建”范畴会为行业带来广阔的发展机遇，未来蓝海无限。

卫星互联网进入与地面通信融合发展阶段

卫星互联网的发展历史可以追溯到上世纪80年代，至今已发展30多年，主要经历了三个阶段的迭代升级。

第一阶段：企图替代地面通信网络阶段(20世纪80年代-2000年)。这个阶段主要以提供语音、低速数据、物联网等服务为主，后来随着地面通信系统快速发展，卫星互联网由于市场定位错误、技术复杂度高、投资过大、研发周期长及系统能力弱等多方面原因，在与地面通信网络的竞争中宣告失败。

第二阶段：卫星成为地面通信网络的补充阶段(2000-2014年)。这个阶段的主要定位是对地面通信系统的补充和延伸，同时也在极端条件下向航空、航海等用户提供移动通信服务。

第三阶段：卫星与地面通信网络融合阶段(2014年至今)。卫星互联网与地面通信系统开始进行更多的互补合作、融合发展，向着高通量方向持续升级，卫星互联网建设逐渐步入宽带互联网时期。

卫星互联网应用空间广阔

传统地面通信骨干网受限于铺设成本、技术攻克等因素，仅覆盖了约20%的陆地面积，在互联网渗透率低的区域进行延伸普及存在现实障碍。

而卫星互联网突破了地面基站的固定连接方式，通过太空基站动态覆盖的连接方式，包括星地互联和星星互联，实现全球连接。

卫星互联网的覆盖范围和成本优势明显，可以应用于偏远地区通信、海洋作业及科考宽带、航空宽带和灾难应急通道等行业，作为地面移动通信的有效补充。

卫星互联网产业链分析

卫星互联网产业链根据上下游关系，主要分为卫星制造、卫星发射、地面设备制造和卫星运营及服务四个环节。

产业链的上游主要为电器元件及材料、燃料厂商，产业链的下游主要是企业、政府、高校、个人等终端用户。

产业链的中游主要分为卫星制造、卫星发射、地面设备制造和卫星运营及服务四个环节。其中，卫星制造主要包括卫星平台和有效载荷两个部分;卫星发射主要包括运载火箭研制、发射服务提供和卫星在轨交付;地面设备制造主要包括网络设备和大众消费设备;卫星运营则主要由地面运营商、卫星通信运营商、北斗导航运营商和遥感数据运营商组成。

卫星运营及服务收入占比较高

卫星互联网赛道中卫星运营及服务和地面设备制造收入占比较高。根据SIA的统计数据，2019年全球航天产业收入规模为3660亿美元，同比增长17%，其中卫星产业收入为2710亿美元，占航天产业总收入的74%。

2012-2018年，全球卫星产业收入保持增长态势，2018年全球卫星产业收入2774亿美元，同比上升328%;2019年，受到卫星制造和卫星制造收入的影响，全球卫星产业收入为2710亿美元。

从细分卫星互联网赛道来看，卫星运营及服务和地面设备制造收入占比较高，2019年两者合计占整体卫星收入比例的93%，而卫星制造和卫星发射仅分别占到整体卫星产业收入的5%、2%。

我国卫星互联网迎来快速发展的契机

我国处于卫星互联网发展初期，产业链结构逐渐完善。在我国产业链发展初期，处于卫星制造与卫星发射行业的公司将优先释放业绩;

在中国卫星互联网体系逐渐建设完善之后，地面设备制造和卫星运营及服务行业潜力巨大，有望迎来快速发展的契机，且这两个领域未来的市场空间将更为广阔。国内加快部署星座计划，重点卫星计划已具雏形。

从目前国内已发布的卫星星座项目来看，卫星发射将集中在2022-2025年;从建设进展来看，目前已发射的多为试验星，并未实现星座组网，典型代表有“鸿雁”星座、“虹云”工程、“行云”工程等项目。

—— 更多数据参考前瞻产业研究院发布的《中国卫星应用行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

近日，中国移动联手华为等66家产业伙伴发布了《5G-Advanced新能力与产业发展白皮书》。该白皮书的一项重要内容是出台搭建天地一体网络的技术标准,中国将依此标准构建中国的天地一体网络。中国在制定5G标准时，主要考虑5G与各行业融合，满足工业、农业、医疗、交通等行业的网络需求，卫星天地一体网络放到6G实现。但技术狂人马斯科瞅准时机，从2019年开始到2024年间,向太空发射约42000颗卫星（距地面328—580 公里低轨卫星），来组成一个星链网络,现在已经发射了超过2200颗卫星，并在北美、欧洲开始商业运营，下载速率达到170M/秒。

近期，星链用于俄乌战争乌克兰一方的政府、军队通信使用，并在国内大肆炒作星链的价值与作用，让国人为自己的卫星互联网发展着急。其实星链是无法与空天一体网络相比的。 星链服务方式是为客户提供平板天线，转换为WLAN信号提供终端接入，星链 地面终端平板天线的价格为10000美元，是其发展的最大制约。 星链 目标市场是面向美国偏远地区光纤、移动网络没有覆盖的用户。 而 空天一体网络是直接在手机上实现与卫星通信的，便捷性是星链无法比拟，是面向每一个手机客户的。

其实星链最牛的是低成本卫星制造、低成本发射及每次60颗卫星的发射能力。同时星链占据了大量低空卫星最佳的运行位置及卫星频段，这会影响中国低空卫星部署及运行。

为在5G-A阶段部署天地一体网络，中国移动正积极联合高校、研究所和产业界在关键技术研究及标准化推动、技术交流与产业合作平台、新型业务场景挖掘与应用研究以及演示验证试验等方面全方位推动产业发展。在标准化领域，发布了ITU首个天地一体标准，并初步构建了覆盖需求、场景、架构、网络切片、业务连续性、能力开放、流量调度、算力网络等领域的全球首个天地一体国际标准体系，提出了基于统一IP基座和一体化路由机制的空天地一体网络架构，从而将天地一体的标准化领域从无线接入网、核心网扩展到IP网络和算力网络。在应用研究以及演示验证试验方面，正积极推进与中兴通讯、中国星网、中国卫通等在体制协议、业务模式、网络方案、系统联测等方面的合作，推动卫星与通信产业协同发展。此外，依托清华、北邮等合作载体，开发星地一体原型产品。2021年12月，自主研发的5G-A核心网实验单元联合北京邮电大学开发的星载核心网，搭载宝酝号小卫星在轨运行成功。

中国的空天一体网络正式进入研发建设周期，空天一体网络正向我们走来。
参考：《5G-Advanced新能力与产业发展白皮书》

目前主流的无线WIFI网络设备80211a/b/g/n/ac：

传统 80211

80211a

80211b

80211g

80211n

表1

80211ac

表2

不管是80211b/g还是80211a/b/g/n/ac一般都支持13个信道。它们的中心频率虽然不同，但是因为都占据一定的频率范围，所以会有一些相互重叠的情况。了解这13个信道所处的频段，有助于我们理解人们经常说的三个不互相重叠的信道含义。

信道也称作通道(Channel)、频段，是以无线信号（电磁波）作为传输载体的数据信号传送通道。无线网络（路由器、AP热点、电脑无线网卡）可在多个信道上运行。在无线信号覆盖范围内的各种无线网络设备应该尽量使用不同的信道，以避免信号之间的干扰。

下表是常用的 24GHz频带的信道划分。实际一共有14个信道（下面的图中画出了第14信道），但第14信道一般不用。表中只列出信道的中心频率。每个信道的有效宽度是 20MHz，另外还有2MHz的强制隔离频带（类似于公路上的隔离带）。即，对于中心频率为 2412 MHz 的1信道，其频率范围为2401~2423MHz。

当然，实际的电磁波谱使用规定因国家不同而有所差异，以上只是举个例子。而且，20MHz的信道宽度也只是“有效带宽”，因为实际上一个信道在其中心频率两侧有很宽的延展，但是超过10MHz以外的部分强度很弱，基本无用。这个就属于比较专业的通信原理问题了。

从下图很容易看到其中 1、6、11 这三个信道之间是完全没有交叠的，也就是人们常说的三个不互相重叠的信道。每个信道 20MHz 带宽。图中也很容易看清楚其他各信道之间频谱重叠的情况。

另外，如果设备支持，除 1、6、11 三个一组互不干扰的信道外，还有 2、7、12；3、8、13；4、9、14 三组互不干扰的信道。

世界各个地区WIFI 24G及5G信道一览表

24 GHz（单击查看清晰原图）

5 GHz （单击查看清晰原图）

史上最全最详细无线通信频率分配表

1、5G NR (标准未完成，建议关注)

2、LTE/LTE-Advanced/LTE-Advanced Pro

3、 WCDMA/HSPA/HSPA+

4、TD-SCDMA

5、GSM/GPRS/EDGE/ EDGE Evolution/VAMOS

备注：

P-GSM，基准GSM-900频带

E-GSM，扩展GSM-900频带（包括基准GSM-900频带）

R-GSM，铁路GSM-900频带（包括基准和扩展GSM-900频带）

T-GSM，集群无线系统-GSM

ER-GSM900，即为Extended Railway GSM 900， 在原铁路通信系统的基础拓宽了其频率范围(TX:873-915，RX:918-960)。

6、CDMA2000 1xEV-DO/CDMA2000 1xRTT/ 1xAdvanced

7、WiMAX/WiMAX Advanced

8、公共安全领域

9、低功耗广域物联网（LPWAN）

10、其它无线连接

11、全球卫星导航系统（GNSS）

12 、国内频谱分配情况

三大运营商频率划分

注：

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