为何我国5G不会堕入美国的“频段危机”?靠的是华为、中兴几项绝技

6月

为何我国5G不会堕入美国的“频段危机”?靠的是华为、中兴几项绝技

为何我国5G不会堕入美国的“频段危机”?靠的是华为、中兴几项绝技
6月6日上午,工信部向我国电信、我国移动、我国联通、我国广电发放5G商用车牌,比原计划提早1年,我国正式进入5G商用元年。在此之前,美国、韩国现已在4月3日敞开5G网络服务,成为全球头2个注册5G网络的国家。或许有人会问,在这方面,我国是不是现已落后了?现实并非如此,在后期建造上,我国至少有2个优势。首要,美国的网络有根本性的缺陷。在全球都已Sub 6 GHz、C波段为首要频段的情况下,美国过早把赌注押在了频谱资源丰富但天然生成掩盖率差的高频毫米波上,而因为存在和美国海军及民用卫星公司的利益纠葛,其国内现已呈现“C波段危机”。其优质的C波段未来能否分配给运营商运用,尚不得而知。我国5G无需面临这一问题。2018年,我国已清晰5G频谱规划从Sub 6 GHz开端。在早前的实验中,我国电信和我国联通分别在3.5GHz邻近的频段取得100MHz带宽的频谱资源,我国移动在2.6GHz邻近取得160MHz带宽的频谱资源,以及在4.9GHz邻近的频段上额定的100MHz频谱资源。即便是如此,这部分频谱的频率相对其时LTE网络依然较高,途径损耗较大,有必要添加基站密度以满意移动通讯网络连续掩盖的需求。早前有国内专家预算,C波段5G的基站数将是4G的4-5倍。我国都这样了,美国高频的毫米波网络更不用说。能够判定,尽管在注册时刻上落后一步,但在接下来的5G网络铺设中,我国能够后发先至。除了网络频谱分配愈加科学以外,我国5G建造的第2个优势是,国内通讯厂商在技能层面现已居于抢先方位。尤其是在分配频谱资源的问题上,华为、中兴的几项技能独步天下:上下行解耦关于本年2月举办的MWC,大多数人的注意力都被连续呈现的折叠手机招引,忽视了一条重要新闻:华为的“5G上下行解耦”(5G Uplink and Downlink Decoupling)计划荣获大会最佳无线技能打破奖。该奖项是GSMA 建立的为赞誉技能革新带来用户体会显着进步的技能的重要奖项,是通讯界公认的最高荣誉之一。之所以能够夺得该奖项,无疑是因为这项技能展现的杰出使用。华为发布的官方数据显现,在上海、杭州我国移动外场的测验中施行上下行解耦计划后,1.8GHz比较3.5GHz上行, 5G室内体会速率浅层区域进步2-3倍,深层区域进步5-6倍。这儿先问一个问题:假如2个人站的很远,靠呼啸对话,那么决议他们之间最远通讯间隔的是谁?没错,是吼声小的那个。同理,移动通讯实际上就像是基站和手机终端“对吼”,决议信号有用掩盖规模的实际上是手机。详细说来,下行链路上的宏基站与上行链路上手机终端的发射功率具有相当大的差异,宏基站能够以上百瓦的功率进行发射,而手机的发射功率一般仅在毫瓦级,两边处于手机听得见基站,基站听不见手机的状况。假如再加上基站侧因大规模阵列天线增益、TDD形式下时隙配比差异带来的增强,这种上下行掩盖不平衡的现象将会越发严峻。怎样处理上下行不平衡的问题,一向是通讯职业考虑的问题之一。以往,职业一切的技能立异都是依照单频段进行规划的,也便是手机与基站在上下行方向上绑定在一起,FDD频段上下行成对,TDD上下行共用一段频段,不可切割。这导致上下行掩盖不平衡的问题难以得到根本性处理。究竟单靠加大手机发射功率,怎样也不可能到达基站的水平。在这种情况下,华为另辟蹊径,想到了另一种办法:直接改动以往单频段通讯的规划,让上下行链路处于不同的频段上,在基站享用高频频段大容量下行的一起,手机由掩盖率更佳的低频频段承载。这便是上下行解耦技能。2017年6月,以华为为代表首先提出了这种技能,引发了巨大反应,3GPP很快将其引进5G R15规范之中。依据华为专家集体写就的《LTE/NR频谱同享——5G规范之上下行解耦》一书所述,该技能典型安置场景如下:“在使用上下行解耦时,一个蜂窝小区中的下行载波能够是一个时分双工(Time Division Duplexing,TDD)”载波,在该TDD载波上还存在一个TDD的上行通道。因而,该蜂窝小区中存在一个下行载波和两个上行载波,其间一个为补充上行(Supplementary Uplink,SUL)载波,另一个为一般上行载波。”这么做除了能进步基站和手机终端间的通讯连续性,还有极佳的使用多事务适配才能。例如:“网络能够将下载速率需求较高的多媒体事务和对时延灵敏的IoT下职事务都承载在TDD载波上,这样既能确保下行的低时延,又能经过大带宽和低码率等技能确保其可靠性。而关于时延灵敏的IoT上职事务和反应,以及关于时延不灵敏的IoT上职事务,网络都能够将其承载在全上行载波上,一起确保上行的低时延和掩盖功能……完成了不同需求的事务在同一蜂窝小区中的交融。”超级微波除了用立异思想拓荒新路途以外,华为还在不断发掘旧技能的潜力。在本年1月,央视曾为华为创始人任正非办了一场专访。在被问到产品是否会被禁入欧美商场时,任正非信心十足地表明“不买他们傻”,因为世界上能把微波和5G一起做得好的,只要华为一家。这儿说的微波并非用于承载基站与终端之间的衔接,而是说的基站与基站之间的信号接力,例如在2坐山间铺设电缆太费事,那就在2个山头上架起微波设备,进行空中的信号接力,因而微波通讯也被称为“接力通讯”。微波通讯在业界并不是什么新鲜东西,而是一项使用多年的传统通讯技能,常用于不方便铺设光纤和电缆的场所。只不过跟着这些年光纤的遍及,这个职业一度衰败。谁也没有想到,5G居然给微波职业带来了妙手回春的时机。前面提到,5G所需的基站密度较4G高出许多,而欧美许多地方相对来说地广人稀,且存在土地私有化导致光纤铺设困难等问题,要在基站间大规模完成光纤信号回传很困难,退而求其次,微波就成了许多区域仅有可行的代替办法。在此之前,微波通讯有一项巨大的缺陷——传输速率慢,传统的微波速率是50Mbps,远远达不到5G信号传输的要求。因为职业投入削减,相关的技能瓶颈也迟迟未能打破。华为却一向在研讨高速微波技能,且取得了巨大技能打破。在2017年MWC上,华为第1次展现了面向5G承载的微波处理计划。其时他们声称,经过选用双频微波、大容量E波段等技能,该计划的带宽接入能够到达惊人的10-20Gbps,未来结合D波段、W波段,还能够到达50-100Gbps,彻底满意5G的要求。就在当年,他们推出了全球首款传输容量为10Gbps的E波段微波产品RTN 380H,尽管面临的是运营商LTE/LTE-A事务布置,但他们许诺能够满意后续面向5G滑润演进的需求。本年MWC上,华为拿出了真实面向5G的处理计划——5G微波“1+2”极简架构。该架构能够在不同承载场景下,经过“1”面双频天线 +“2”个恣意频段(6-86GHz)射频单元组合,以极简的结构供给最大20Gbps的带宽,可节约50%以上的铁塔空间占用和装置交给花费。本年4月,宁波移动在镇海区甬江口海域偏僻的七里峙岛注册了全国首个移动5G+华为微波基站,完成了对宁波港金塘锚地、航线,及甬舟高速等周边偏僻区域的5G掩盖。空分复用尽管光辉一向潜藏在华为之下,但作为全球数一数二的通讯厂商之一,在5G上,中兴也有自己的抢先技能,比方曾登上过央视纪录片《大国重器》的空分复用技能。2013年,中兴开端研讨空分复用技能,是最早从事空分复用技能研制的公司。该技能和3G年代的码分多址技能有些类似,都是在同一个频段的网络中分出多路信号。不同点在于,码分多址技能并不能进步极限频谱功率。该技能选用正交码区别用户,多个正交码之间构成一个自搅扰体系,为了满意正交条件,一切用户都有必要下降传输速率,理论上假如N个用户一起通讯,则每个用户最多用1/N的速率通讯。而空分复用在多个用户一起通讯的情况下,各个用户不需求下降速率,这样就成倍进步了频谱功率。形象地说,移动通讯就像高速公路。晋级技能最简略的办法便是花钱“扩建”,例如将2车道的高速公路扩建成8车道,或是将本来2车道的高速公路修建成上下2层的立体车道,作用十分直接,但本钱也很高。空分复用技能经过自适应天线阵列将空间切割,在不同的方向上构成不同的波束,每个波束可供给一个无其他用户搅扰的仅有信道,从而让同一频段在不同的空间内得以重复使用。这就像是在高速公路上看到其他的车,而且许多车在同一条车道上,可是对方就像空气相同,互不影响。也便是在不扩建高速公路,也不调整轿车的情况下进步流量,是功率最高的办法。由这项技能衍生出的详细处理计划便是现已被归入5G网络规范的Massive MIMO,也便是大规模多入多出。依托其在空分复用方面的技能抢先,中兴首先研制了TDD Massive MIMO和FDD Massive MIMO。值得一提的是,以上3项技能仅仅是我国厂商技能抢先的冰山一角。依据专利剖析厂商 IPLytics 的最新统计资料,到 2019 年 3 月,我国厂商已请求全球首要5G专利的34%,领跑全球,余下的韩国三星和LG占25%,美国和芬兰各占14%,瑞典占近8%,日本占5%。