5G遇瓶颈:频谱有限掣肘5G发展

来源:未知    作者:      2017-12-14 11:27

导语:

最近,3GPP(第三代合作伙伴计划)宣布,3GPP R15(第一版5G)标准的非独立组网(NSA)5G新空口标准将于2018年3月冻结。这与3GPP早期确定的时间表相比,提前了近半年。

早在今年2月底,为了满足部分运营商在2019年实现5G商用的需求,22家通信巨头曾集体宣布,支持加速5G NR标准化进程。

通信专家认为,5G标准的重要进展标志着行业正式进入5G网络商用倒计时,也使得5G技术之争再次进入白热化:芯片制造商、设备供应商和通信运营商,甚至整个消费电子业,都将迎来新一轮的创新周期。

但在狂奔路上,还不得不面临频谱资源紧张的问题。 

5G发展最大拦路虎:频谱有限

频谱资源仍然稀缺

在移动通信领域,频谱资源是推动产业发展的核心资源,是承载无线业务的基础。

如何理解频谱的重要性?高通工程技术副总裁范明熙解释道:“在今天的LTE技术下,每个用户在进入网络的时候,都要占用固定的频谱和时间资源,而频谱和时间资源一旦被用完,新的技术就接不进来。在5G里,当不同的用户接进互联网的频谱资源时,虽然会占据相应的时间和空间,但它还会有自己的特定码,不同的用户可以通过不同的码,复用同一个频率和时间资源。不过此项技术不是出现在3GPP第一代R15标准中,而是在R16甚至在R17标准中才能实现。”

国际电信联盟曾预测,到2020年,国际移动通信频率需求将达到1340MHz-1960MHz,届时中国移动通信频率需求将为1490MHz-1810MHz,频谱缺口达1000MHz。

根据华为在2017年全球移动宽带论坛上发布的《5G频谱立场白皮书》,5G超高速、超低时延和超高可靠性的特征,不仅会提升人类通信体验,还将拓展智能制造、车联网、智能物流、无线家庭宽带接入等行业应用,但同时也需要更丰富的频谱资源。

按照各类5G业务的不同需求和频段特点,华为曾提出5G“多层”频谱概念:2GHz以下频谱(例如700MHz)为“覆盖层”,主要满足广域和深度室内覆盖;2GHz-6GHz之间的频谱(以3.3GHz-4.2GHz和4.4GHz-5.0GHz的C波段为代表)是“覆盖与容量层”,能在网络容量和覆盖范围之间取得最佳平衡,将是全球首个5G商用频段;6GHz以上频谱(例如24.25GHz-29.5GHz和37GHz-43.5GHz)为“超大容量层”,用于满足大容量、高速率的业务需求。

其中,C波段作为2020年全球5G首个商用的关键频段,每个运营商需要至少获得100MHz的连续带宽。

高通负责频谱策略及科技产业政策的高级副总裁Dean Brenner曾表示,频谱是无线网络的生命之源,高通一直主张不同国家和地区间实现最大程度上的频谱统一,频谱的统一能够创造规模经济效应以降低成本,并能够支持全球漫游。

5G发展最大拦路虎:频谱有限

让5G芯片支持不同频段

那么在频谱资源紧张的大背景下,5G建设应当如何攻克这只“拦路虎”?

高通工程技术高级副总裁马德嘉认为,5G要实现商用,频谱分配是必要环节,而不同的国家会由监管方决定频段分配,“在2019年商用部署前,全球部分地区可能还将开放更多的频谱资源,或通过公开拍卖方式完成频谱分配”。

以我国为例,11月15日,工信部率先发布5G中频段内的频率使用规划,释放频谱资源,对我国5G产业在芯片、终端、软件等产品研发、试验方面起到重要推动作用。

高通中国区董事长孟樸对此表示:“5G新空口设计将面向从低频到高频的全部频段,6GHz以下频段3GHz左右的频段在全球都获得了关注。中国率先明确5G在中频频段内的频率使用规划,是加速推进5G走向产业化、商用化的关键。”

“5G将支持更多垂直行业不断扩展的全新应用,因此对5G频谱还有大量需求。除中频频段外,充分利用高频毫米波频段对5G而言也非常重要。毫米波频段可提供极致带宽,对于满足更好、更快地增强型移动宽带需求至关重要。企业也希望工信部尽快为5G发展规划出包括毫米波频段在内的更多频谱资源。”孟檏说道。

中国移动通信研究院无线所总工刘光毅同样认为,未来5G频谱需高、中、低结合,以满足5G系统在覆盖、容量、连接数密度等关键性能指标要求。

“面对全球市场存在的事实,高通需要让研发出来的5G芯片可以支持各个国家5G的不同频段。”高通工程技术高级副总裁Rajesh Pankaj在2017未来信息通信技术峰会上说道,“在设计上,高通要拓宽带宽、扩展参数、增快速度、减少延时,运用无线技术来增加新功能,如大规模MIMO、毫米波等。此外,高通也在积极推动全球统一标准5G NR的实现,包括频谱类型、频段的统一设计以及6 GHz以下和6 GHz以上许可与共享、免许可频谱频段标准的统一。”

马德嘉则分析称,无论是6GHz以下频谱还是毫米波频谱,支持不同频谱在终端上的主要差别在于射频,在毫米波终端上使用的天线更多,而在6GHz以下频段终端上使用的天线少一些。“不过,高通会确保所支持的每一款终端都能支持毫米波和6GHz以下频段的5G技术。不管漫游到任何区域,不管运营商如何部署5G,消费者都可以享受5G低时延、高速率的服务。”

目前高通已推出针对6GHz以下、毫米波频段及频谱共享技术的“全覆盖”5G新空口原型系统,以支持测试、展示及验证5G设计,推动和追踪3GPP 5G新空口标准化进程,加速5G新空口大规模试验和商用部署。

据高通方面介绍,全球首个基于3GPP R15标准的端到端5G新空口(5G NR)系统互通,采用3.5GHz频段,而3.5GHz频段符合我国首先提出的5G中频段内的频率使用规划。

5G发展最大拦路虎:频谱有限

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