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頻譜到底如何規劃,5G才是一出好戲

未來5G的頻譜需求量為1490MHz~1810MHz,

而目前各國分配的可用頻率通常在幾百MHz量級,

其需求將大大超過2G、3G、4G所用頻率的總和,

是不折不扣的「用頻大戶」。

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但移動通信傳統工作頻段十分擁擠,

6GHz以下的中低頻譜資源非常稀缺,

而大於6GHz的高頻段可用頻譜資源豐富,

能夠有效緩解頻譜資源緊張現狀,

可以支持極高速短距離通信。

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鑒於6GHz以下的中低頻段

覆蓋好、衰減小、繞射性能好,

世界各國逐步聚焦於

3400MHz~4800MHz為5G的中低頻段;

而6GHz以上高頻段,

路徑衰耗大、繞射性能差,

除考慮24.25GHz~27.5GHz頻段外,

各國運營商們還對31.8GHz~33.4GHz較關注,

而美國和韓國則力推27.5GHz~29.5GHz,

這也有可能是今後的一個5G頻段。

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在國內,

2017年6月工信部結合國內頻譜使用現狀,

對3300MHz~3600MHz和4800MHz~5000MHz頻段

作為5G中低頻段(6GHz以下)及

對24.75GHz~27.5GHz和37GHz~42.5GHz

作為5G高頻頻段(6GHz以上)

已公開徵求意見。

業界都在翹首期盼,

5G頻譜面紗揭開的那一刻。

國內5G頻段分配進展

2017年11月9日工信部正式發布了5G系統在3000MHz~5000MHz頻段(中低頻段)內的頻率使用規劃,我國成為國際上率先發布5G系統在6GHz以下中低頻段內頻率使用規劃的國家。

規劃明確了3300MHz~3400MHz(原則上限室內使用)、3400MHz~3600MHz和4800MHz~5000MHz頻段作為5G系統的工作頻段;規定5G系統使用上述工作頻段不得對同頻段或鄰頻段內依法開展的射電天文業務及其他無線電業務產生有害干擾;同時規定,自發布之日起,不再受理和審批新申請3400MHz~4200MHz和4800MHz~5000MHz頻段內的地面固定業務頻率、3400MHz~3700MHz頻段內的空間無線電台業務頻率和3400MHz~3600MHz頻段內的空間無線電台測控頻率的使用許可。國家無線電管理機構將負責受理和審批上述工作頻段內5G系統的頻率使用許可,相關許可方案、設備射頻技術指標和台站管理規定另行制定和發布。

如今,備受業界關注的3000MHz~5000MHz頻段5G系統頻率規劃已經塵埃落定。回頭來看,3000MHz~5000MHz頻段5G系統頻率規劃之所以能水到渠成,一個重要因素是我國無線電主管部門超前研判,在國內與相關部門進行了大量協調,在國際電聯層面做了大量前瞻性的工作,從而為3000MHz~5000MHz頻段相關頻率最終被規劃為5G系統用頻鋪平了道路。

針對6GHz以上的高頻率頻段,我國目前重點關注26GHz和40GHz的兼容性研究工作;對24.75GHz~27.5GHz/37GHz~42.5GHz頻段,目前開展5G技術研發和電磁兼容試驗;對20GHz~40GHz 頻段目前探討室外eMBB場景下應用。除此之外的其他高頻段,分配及用途詳情見表,國內正在開展議題等相關兼容性研究工作,並加強與民航、廣電、交通、氣象、航天、軍隊等眾多部門協調,對於衛星間、衛星固定(地對空)更要立足於全球角度去考慮,推動全球或區域頻率一致性。

表 目前6GHz以上高頻段分配情況及用途

700MHz及2600MHz頻譜劃分探討

與4G不同,5G依據其頻譜差異化的衰減特性,將3GHz以下低頻段(例如700MHz)作為覆蓋層使用,將3GHz~6GHz中頻段作為廣覆蓋層、熱點區域容量層,它既能用於區域的廣覆蓋,又能用於網路容量的需求,以達到最佳平衡點;將6GHz以上及24GHz以上高頻段作為超大容量層,用於滿足大容量、高速率的業務場景需求,如eMBB場景需求。

700MHz(698MHz~806MHz)頻段具有信號傳播損耗低、覆蓋廣、穿透力強、組網成本低等優勢特性,被稱為「數字紅利」。隨著全球廣電行業模轉數進程的加快,700MHz頻段被逐漸釋放出來用於發展移動通信。我國700MHz頻段由中國廣播電視網路有限公司經營廣播電視業務,業務單一,因此700MHz頻段的整體利用率較低

由於700MHz頻段可用頻譜較寬、傳播特性好、建網成本低,如果用於5G網路部署,可以節約上千億元的投資,並且能快速組建一張比GSM網路覆蓋性能更優的網路,加快我國5G網路的建設任務,使我國的5G產業化、商業化步伐全面加快,處於世界領先地位。

另外,除廣電的700MHz頻段外,目前三大運營商所運營的2600MHz頻段,清退頻段後,也是5G網路組網的優勢頻段。完整的2600MHz包括A頻段(2500MHz~2555MHz)、B頻段(2555MHz~2575MHz)、C頻段(2575MHz~2635MHz)、D頻段(2635MHz~2655MHz)和E頻段(2655MHz~2690MHz)等五個連續頻段共計190MHz。目前,B頻段、C頻段、D頻段已經分別分配給中國聯通、中國移動和中國電信,只剩下A頻段的55MHz和E頻段的35MHz未實施分配。

700MHz及2600MHz都是5G網路組網的優勢頻段,但是目前這兩個頻段分別被廣電和三大運營商佔用,並且運營相關業務。因此,對於700MHz及2600MHz頻譜重耕用於5G網路部署,建議需要注意三個問題。

一是廣電會不會心甘情願地把700MHz拿出來共享。早在2016年,廣電總局黨組會議明確將700MHz頻段劃給中國廣播電視網路有限公司,並成立「中廣移動」負責700MHz頻段的運營。目前廣電主要把700MHz頻段運營有線電視以及固定寬頻網路業務,而且是條塊分割的,沒有充分利用好700MHz資源,建設支撐全業務的、可管可控的廣播電視雙向網路,造成資源浪費。知名電信業自媒體人函元就曾撰文強烈呼籲,「叫停中廣移動公司的成立,把700MHz頻段拿出來,國家重新規劃,重新利用」。

二是三大運營商的選擇。完整的2600MHz頻段只有190MHz帶寬,目前B頻段、C頻段、D頻段已經分別分配給中國聯通、中國移動和中國電信,只剩下A頻段的55MHz和E頻段的35MHz未實施分配。按照5G標準及協議,其帶寬容量至少為100MHz。如果重耕2600MHz頻段用於5G網路建設,那麼只能由一家運營商運營該頻段,這就顯得僧多粥少了。因此,2600MHz頻段花落誰家是國家有關部門值得深思考慮的一個問題。

三是重耕2600MHz頻段組網考慮。雖然2600MHz頻段具備一定的容量和覆蓋能力,具備室外連續覆蓋的可行性,但是其上行覆蓋受限於終端能力及功率等,上行覆蓋能力較弱。上行覆蓋相對於1800MHz相差4dB,相對於800MHz更是相差10dB以上。另外,2600MHz頻段目前用於4G網路的容量需求,如果重耕後用於部署5G網路,那麼就要進行4G/5G的混合組網,鑒於產業鏈條的成熟度及組網的複雜度,混合組網需要慎重考慮。

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,在頻譜分配及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,必須採用高中低頻段結合的多頻建網方式支撐5G特色場景業務需求,這將對其頻譜分配帶來嚴峻的挑戰。

通過分析國內5G頻譜在6GHz以下及6GHz以上分配的進展,及探討重耕700MHz及2600MHz頻段用於5G組網,並提出建議性問題,希望對後續專註5G頻譜規劃的研究者有所幫助。

文:中國通信建設集團設計院有限公司第四分公司 袁周陽


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