我国已部署Sub-6GHz网络,为什么还要发展5G毫米波?

作者:Yu 来源:原创 2021-12-27

  近期,工业和信息化部发布《“十四五”信息通信行业发展规划》指出,将加快5G独立组网(SA)规模化部署,逐步构建多频段协同发展的5G网络体系,适时开展5G毫米波网络建设。

  实际上,我国主要发展的是基于Sub-6GHz频段的5G网络,既然Sub-6GHz和毫米波都可以实现5G,为什么还要部署毫米波呢?

  毫米波与Sub-6GHz有什么区别?

  根据3GPP协议规定,5G网络主要使用两段频率,分别是FR1频段和FR2频段。其中,FR1定义的是450MHz-6000Mhz,也就是Sub-6GHz;FR2定义的是24250Mhz-52600Mhz,也被称为毫米波(mmWave)。

  两者在基础设施要求和网络性能方面主要有以下三点差异:

  1. 基础设施要求

  Sub-6GHz网络通常使用4G系统的现有基础设施,尽管进行了一些额外的修改。另一方面,5G毫米波网络需要更新的基础设施,其特点是部署较小的蜂窝来提供网络服务。部署毫米波比部署Sub-6GHz的成本要高得多,因为它需要成百上千个较小的蜂窝来覆盖特定区域,并且需要集成MU-MIMO、大规模 MIMO和波束成形等互补技术。

  2. 覆盖范围

  Sub-6GHz和毫米波之间的另一个显著区别是电磁信号可以传播的范围。Sub-6GHz的频率低于毫米波规范,其波长更长。由于毫米波频率更高且波长更短,因此无法长距离传播并穿过物理障碍物。

  3. 网络性能

  毫米波规范内的频率具有更大的带宽容量,并且可以比Sub-6GHz更快地传输数据。所有其他无线电和微波频率也是如此。因此,毫米波具有更好的带宽、网络延迟和数据传输速度。

  简而言之,低频段覆盖更远的距离,但提供更慢的数据速度,而高频段覆盖的区域更小,但可以承载更多的数据。

  5G毫米波最大的优势在于其丰富的频率资源和巨大的带宽,可以提高较小和人口稠密地区的可用数据速率。根据GSMA于2020年10月发布的《5G毫米波技术白皮书》显示,5G毫米波主要有三大应用场景,分别是室内外交通枢纽/场馆等热点,工业互联网等工业应用,以及家庭/办公楼和其他无线宽带接入。

  值得一提的是,5G毫米波对于当下大火的元宇宙也很重要。要知道元宇宙是由VR(虚拟现实)、AR(增强现实)、MR(混合现实)等技术组成,这些技术对网络的上行带宽和时延要求较高,而现有的Sub-6GHz频段,带来的体验效果并非最佳。有了毫米波后,其更快的数据传输速度、更高的带宽和更低的网络延迟,将给用户带来更清晰流畅的视觉享受。

  可以说,为了满足5G最大速度要求,部署5G毫米波是十分必要的。那么,我国的5G毫米波什么时候才能实现商用?

  什么时候能用上5G毫米波?

  根据IMT-2020(5G)推进组的统筹规划,对毫米波试验的工作大体分为以下三个阶段:2019年重点验证5G毫米波关键技术和系统特性;2020年重点验证毫米波基站和终端的功能、性能和互操作,2020到2021年开展典型场景验证。

  目前,华为、中兴通讯都已完成了5G毫米波基站全部功能和外场性能测试项目。其中,华为完成了独立组网(SA,Stand Alone)下的单载波200MHz大带宽,DDDSU和DSUUU的灵活帧结构,毫米波下行4*200MHz和上行2*200MHz频段内CA(Carrier Aggregation, 载波聚合)以及毫米波与3.5GHz频段的高低频NR-CA测试项目。

  中兴通讯基于高性能低功率毫米波NR基站和高通骁龙X65 5G调制解调器及射频系统,采用毫米波与3.5GHz(n78)频段的100 MHz带宽NR-DC组网,完成了毫米波单载波200MHz、DDDSU和DSUUU不同帧结构、下行256QAM、毫米波下行四个200MHz和上行两个200M载波聚合等功能和全部外场性能测试。

  运营商方面,三大运营商正积极推动5G毫米波的部署,并与产业界一起进行毫米波的外场测试。中国移动已完成对5G毫米波关键技术的验证,并计划到2020年实施5G毫米波商用部署。

  中国联通在2020年8月份公布的5G毫米波的发展时间表显示,2021年3月完成测试和方案评估,完成毫米波端网协同互通测试;6月完成相关体育场馆设备部署,完成毫米波应用产品体验部署。

  此外,中国电信在积极参加工信部组织的毫米波外场试验的同时,也在进行毫米波调研究工作。目前,中国电信和中国联通已部署了3.5GHz的TDD网络和2.0GHz的FDD网络,未来还将部署毫米波网络,以满足各个行业的需求。

  由此可见,我国5G毫米波时代指日可待。

  写在最后:

  据GSMA预测,在2034年之前,在中国使用5G毫米波频段所带来的经济收益将达到约1040亿美元。

  可以预见的是,5G毫米波必将掀起又一波5G热潮。

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