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5G高频部署如同西游记:处处是难关,且通且珍惜

【信息时间:2018-04-16阅读次数:3700内容来源:

移动通信领域的高频(通常指6GHz以上频段)一直如亚当的苹果一样诱人,其能带来的大块连续频谱吸引无数业内专家对其心向往之,但是高频领域的挑战也如一道道横亘在通信行业面前的天堑,想跨越,绝非易事。

 

频谱划分是高频争议焦点

 

随着5G的推进,高频的重要性一次次提上标准化日程,关于频谱的划分,各国均展开了激烈的讨论。

 

在高频频谱划分方面,美国走在前列。国家无线电频谱管理中心专家王坦博士表示,美国于2016年在全球率先规划了27.5~28.35GHz37~40GHz64~71GHz,并进一步于2017年底追加规划了24.25~24.45GHz24.75~25.25GHz47.2~48.2GHz,规划总量达到约13GHz,还将继续就95GHz以上频段的规划继续征集意见。

 

欧盟已将24.25~27.5GHz作为5G毫米波最高优先级的频段,并计划于WRC-19前在欧洲范围内完成协调;并且,欧洲还将积极推动40.5~43.5GHz66~71GHz用于5G

 

就此,我国主管部门公开表示支持将24.75~27.5GHz37~42.5GHz频段作为优先研究频段,已就该频段用于5G系统面向公众征集意见,并批复用于我国5G技术试验。

 

在具体频谱划分方面,我国与国外政策不同。

 

Strategy Analytics无线网络服务总监杨光表示,我国的频谱采用国家划分的方式,频谱与业务分离,参见近期公布的中国移动获得LTE FDD 900MHz牌照的新闻。该频段国家早已划分给中国移动,但是该频段从业务层面与GSM绑定,如今LTE FDD 900MHz牌照发放后,中国移动也可以在该频段重耕部署LTE FDD业务。在可用带宽越来越稀少的低频,该牌照的发放可以使中国移动更好地发力广覆盖业务。

 

国外的频谱均采用拍卖的方式,存在技术中立的说法,即该频段由某企业拍卖得到后,便可开展业务,不需要相应的业务牌照。所以在高频频段划分方面,国外运营商可以在不具备5G牌照的情况下,对该频谱进行划分并使用。据业内人士透露,2018年下半年美国将进行高频频谱的拍卖。

 

未来如果移动通信要达到Gbit/s的速率,低频已经不具备如此大的频段范围,向高频要效益成为必然。

 

高频部署的难关

 

苹果好吃树难栽,就传播特性而言,高频的雨衰减、空气衰减都很大。就产业发展而言,目前对不同应用场景下的设备规格尚未达成共识,关键器件的功率、集成度、效率、成本距离商用还存在较大差距,校准、线性化、散热等技术还不完善,在高效覆盖和组网方面还缺乏经验。

 

从元器件的发展角度来看,目前全球产业均处在探索阶段。

 

在芯片方面,目前高通的X50系列可支持3.5GHz4.5GHz28GHz39GHz,未来X5x系列可支持3.5GHz4.5GHzsub 3GHz28GHz39GHz

 

华为海思的Balong 5000支持3.5GHz4.5GHzsub 3GHz28GHz39GHz,未来还将研发Balong 50x0,支持3.5GHz4.5GHzsub 3GHz28GHz39GHz

 

英特尔的MTP V1支持3.5GHz4.5GHzsub 3GHz28GHz39GHz,未来还将研发MTP V2,支持3.5GHz4.5GHzsub 3GHz28GHz39GHz

 

三星的S5100支持3.5GHz4.5GHzsub 3GHz28GHz39GHz,未来还将研发S5110,支持3.5GHz4.5GHzsub 3GHz28GHz39GHz

 

还有众多芯片厂商宣布展开了5G芯片研究,在芯片研究方面,中国企业还有待成长。在毫米波方面,美国在军用(如雷达、卫星等)高频器件方面已经较为成熟,但是这些产品并不会完全向民用公开发售。

 

在高频组网方面,挑战也非常大。毫米波波长太短,传输特性受环境影响非常大。空气、玻璃、建筑、降雨等都会对毫米波的传播带来致命影响。

 

AT&T曾经尝试过固定无线接入的业务,春天树叶长出来之后,毫米波的传播特性就会发生断崖式下降。所以在高频的此种传播特性下,运营商如何实现连片覆盖是一个极大的挑战。前期也许只能实现热点区域部署,具体的商业模式有待探索。

 

在热点覆盖业务方面,国外已经展开了相关业务的尝试。在近期举办的韩国平昌冬奥会上,体育场馆内展示了基于28GHz的高清视频直播和转播业务,取得了良好的传播效果。但是高频信号覆盖范围仅限于场馆和新闻中心内。

 

美国尝试用高频解决“最后一公里”接入的问题,采用固定无线接入(fixed wireless accessFWA)的方式。在端局与用户之间,难以铺设光纤的情况下,可以在用户家中安装CPE,以满足用户的高速信号需求。固定无线接入的方式适合非移动、不需要连片覆盖的场景。

 

关于毫米波的商业场景很多,但是如何实现成本与收益的平衡,也将是横亘在运营商面前的一道难题。终端也是巨大挑战,因为毫米波终端的干扰与天线接收问题目前尚未有成熟的解决方案。

 

杨光还表示,历来6GHz频段从未有蜂窝移动通信业务,仅有卫星、微波等业务。所以在高频领域各国都在尝试,很难讲哪个国家会有很成熟的经验,目前产业的发展尚处在探索过程中。不过在这个进程中,也会有企业进展较快,元器件较为领先,但是总体来说,毫米波产业还是一片新的领域。

 

国内已开展毫米波业务试点

 

国内针对毫米波已经展开了深入的研究和试点工作。

 

中国移动非常关注高频段在室内外的覆盖组网性能,希望研究出可以灵活组网、超密组网的低成本解决方案,计划在2018年完成关键技术和关键组网能力的验证,后续陆续开展样机、预商用产品测试、规模试验等,希望继中低频段5G商用后尽快形成高频段的商用能力。

 

中国移动研究院副院长黄宇红建议产业依托5G联合创新中心,与合作伙伴共同开展高频联合创新项目。建议从整体规划、技术和标准、产品实现架构、关键器件、测试等领域与产业各方一起成立不同的研究小组,紧密合作,共同实现高频段发展的总体目标。

 

关于中国电信未来的5G高频规划,中国电信创新中心副主任杨峰义表示,中国电信参加了工信部组织的IMT-2020测试中高频段的覆盖和容量的测试工作,主要联合华为、中兴、大唐、爱立信等厂商,并使用26GHz/28GHz频段,试验主要涵盖了高频室外覆盖、室内覆盖两大场景,初步了解了毫米波的传播特性。

 

中国电信计划在2017-2018年开展5G实验室和外场测试,2019年开展试商用部署,2020年首先在Sub-6GHz频段实现规模商用。第二阶段将待高频产业进展具备条件后,再针对典型应用场景启用高频段。

 

中国联通网络建设部副总经理马红兵表示,未来的毫米波的研究与推进计划将分3步走:近期主要进行面向毫米波的eMBB业务需求及应用研究,毫米波产品形态、关键器件、架构、测试方法研究,5G毫米波关键技术、单站能力验证,以及与全球产业链共同推动WRC19 AI 1.13议题及毫米波频率规划;中期将进行5G高低频混合组网规模试验,5G毫米波典型场景的组网能力验证,以及与全球产业链共同推动WRC19 AI 1.13议题及毫米波频率规划;远期将进行试商用,并根据产业链成熟度和业务需求进行商用部署。

 

据了解,中国联通已在上海开展了传播模型试验,在上海不同场景、不同天线高度分别在1.8GHz/3.5GHz/4.9GHz/28GHz频段开展5G传播模型试验。