論700MHz和1800MHz對5G的價值

近日,T-mobile與Sprint正式合併為“New T-mobile”,業界對此一致看好。完成合並後,新公司將會在600MHz,2.6GHz和28GHz三個頻段進行5G網絡的建設,這樣的頻段組合既兼顧了覆蓋和容量,又同時考慮了成本和需求,極大地有益於5G網絡的全國性建設。

下面就來說說頻段對於5G建設的重要性。

從5G頻率特性來看,各頻段特性不同,適用於不同的部署場景。

•低頻段(<1GHz)的覆蓋能力強,但資源有限。一般來說低頻段覆蓋半徑是中頻段(2.5GHz~6GHz)的3~4倍以上,在相同面積下,採用低頻段建網,基站數可以節省80%左右,可以極大的減少建網成本。但低頻段資源有限,運營商擁有的低頻段帶寬很小,通常只有10MHz~20MHz,無法滿足5G的容量需求。因此,低頻段更適合作為5G底層網,提供室內外、城市農村連續廣覆蓋。

論700MHz和1800MHz對5G的價值

•中頻段(2.5GHz~6GHz)具備一定的容量和覆蓋能力,具備室外連續覆蓋的可行性。目前,5G部署的中頻段主要集中在2.6GHz,3.5GHz和4.5GHz,帶寬資源豐富(百MHz級別),可滿足5G單小區峰值速率> 2Gbps的需求。

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儘管中頻段下行覆蓋能力可通過massive MIMO、高功率、增加資源等技術保障,但上行覆蓋主要受限於終端能力及功率等,上行覆蓋能力越弱。以3.5GHz的覆蓋能力為例,上行覆蓋相對於1.8GHz相差4dB,相對於800MHz更是相差10dB以上。因此,如果僅採用3.5GHz建設5G網絡,就得多建站,增加基站密度,以彌補上行的覆蓋。否則,就要與低頻段一起使用,利用低頻段補充上行覆蓋的短板。

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•高頻段(毫米波mmwave)頻譜資源豐富,帶寬通常有1GHz級別,但是由於其傳播損耗和穿透損耗大,繞射能力差,覆蓋範圍非常小(LOS場景下100米以內),只適用於熱點直線覆蓋區域或者用於室內直接覆蓋。

5G部署的最大難題不在於技術而在於成本,低頻段的使用是5G建網的關鍵。

性價比最優的建網方案是採用高中低頻結合的多頻網建網方式:低頻段作為覆蓋層,提供廣覆蓋和深度覆蓋,中頻段作為連續的容量層,而高頻段作為熱點容量層,解決容量需求。多載波之間通過載波聚合、雙連接、上行增強(SUL)等技術,根據用戶屬性(如公網用戶或垂直行業用戶)、業務需求等選用合適的工作頻段。

由於國內運營商現有的800MHz(電信)和900MHz(移動、聯通)均被2G/4G系統所佔用,且短期內無法重耕為5G,因此,運營商只能考慮重新申請/重耕700MHz或1800MHz作為5G頻段。目前,被稱為數字紅利的700MHz頻譜國內一直被廣電系統佔用,而國家對於700MHz用於移動通信市場一直不明確。但5G網絡的建設迫在眉睫,運營商“一顆紅心、兩手準備”,首先申請1800MHz重耕為5G頻段:1800MHz具備退頻條件,且覆蓋能力相比3.5GHz提升3db以上,也能起到很好的節省成本作用;然後積極爭取700MHz用於移動通信。

5G低頻段的分配主要看政策,在未正式獲得1800MHz重耕或700MHz用於5G之前,運營商可採用兩種方案保證覆蓋或降低建網成本:

方案一:上下行解耦對5G進行上行補充

為了補償5G在中高頻段部署時的上行覆蓋問題,3GPP提出了SUL(上行覆蓋補充)的部署方式,將低頻段作為5G上行傳輸,提高5G上行覆蓋。SUL將上下行解耦,在低頻段上行頻段作為5G上行,5G下行仍在高頻段上傳輸。如1800MHz,可仍然用於2G/4G系統,只需要拿出上行的5MHz或10MHz用於5G上行即可。相對於5G雙頻網的方式來說,SUL方案系統設計更復雜,要求LTE設備和NR設備協作,且對終端的要求更高,終端需同時處理多系統信息和多頻段工作。

論700MHz和1800MHz對5G的價值

方案二:非連續覆蓋,僅在熱點區域部署

非獨立建網是依託現有的LTE網絡作為錨點,僅在有5G需求的地方增加5G基站。在5G初期,5G市場需求不大,可僅在熱點區域部署,能極大的減少5G新建基站的數量。雖然NSA可減少5G新建基站的數量,能減少投資,但同時需要升級4G 無線和核心網,也是一筆額外的投資。且隨著5G市場的成熟,5G基站數量需求越來越多,更多新的業務也需要新建5G核心網,此時,非獨立網絡將逐漸過渡到獨立建網。因此,長期來看,整個網絡將面臨兩次升級,建設成本並沒有節省。

另外,相對於5G獨立建網方式,非獨立建網性能上也有一定的侷限性。一方面,與4G網絡強綁定,4G/5G網絡互操作複雜,且需改造現有4G網絡;另一方面,控制面走4G網絡,時延相對於5G網絡較長。

在經歷了“2G跟隨、3G突破、4G並跑”的發展歷程後,我國在5G技術和標準方面一直是引領者之一,在3.5GHz頻段產業方面也處於領先地位。但5G志在“萬物互聯”,對覆蓋要求高,運營商基於3.5GHz頻段建網將面臨上行覆蓋無法支撐5G特色業務、以及超巨大投資等難題,急需1800MHz及700MHz等低頻段。若缺乏低頻段的支撐,我國5G發展將困難重重,此前的引領優勢必將無法延續。


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