有限频谱成5G发展“拦路虎”

2017-12-13 16:22

5G产业发展再一次提速。
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。

接受法治周末记者采访的数名通信专家认为，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。
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此前在接受法治周末记者采访时解释道：“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。
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。”
法治周末记者了解到，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。

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