在中國(guó),任何一個(gè)頻段都不及700M這樣引人矚目。
它被稱作移動(dòng)通信的「黃金頻段」,在4G時(shí)代就曾引爆過(guò)無(wú)數(shù)的話題。
700M,到底何德何能,有如此之美譽(yù),承載如此多的期望?
到了5G時(shí)代,中國(guó)廣電攜700M在眾望所歸中正式入局,成為了第四家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商。
這位手握重器的新晉玩家,是籍籍無(wú)名,亦步亦趨,還是特色鮮明,劍走偏鋒?
本期,我們就來(lái)聊聊700M的那些事兒。
一、「黃金頻段」也有缺點(diǎn)
130多年前,隨著電火花的微光在赫茲的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的閃爍,人類叩開(kāi)了電磁波的大門。從此,這種看不見(jiàn)摸不著的神秘物質(zhì)開(kāi)始被人類馴服。
電磁波在空間中以正弦波的形式進(jìn)行傳播,這里要引入一個(gè)簡(jiǎn)單而神奇的公式:
C=λf
C:就是光速,光速是宇宙中的一個(gè)基本常量,電磁波正是以光速傳播。
λ:就是波長(zhǎng),就是電磁波在一個(gè)周期內(nèi)能傳播的距離。
f:就是頻率,也就是每秒能傳播幾個(gè)波長(zhǎng)。單位就以赫茲為名,舉例來(lái)說(shuō),1Hz的含義就是電磁波每秒傳播一個(gè)波長(zhǎng),1000000Hz(又叫1MHz或者1兆Hz)的含義就是每秒傳播一百萬(wàn)個(gè)波長(zhǎng)。
由于光速恒定,所以波長(zhǎng)和頻率就是成反比關(guān)系,即波長(zhǎng)越長(zhǎng),頻率越低;反過(guò)來(lái)就是波長(zhǎng)越短,頻率越高。
下圖是5G定義的兩個(gè)頻段范圍,其中FR1的范圍是410MHz到7125MHz,實(shí)際上,4G使用的主流頻譜就處于700MHz到3500MHz之間,5G則在繼承4G頻譜的同時(shí)不斷向高頻段,大帶寬拓展。
頻率越高,可用的頻譜帶寬也就越大,能提供的峰值速率也就越高。這滿足了5G超高下載速率的需求,但較高的頻段的缺點(diǎn)也不可忽視。
那就是,頻率越高,波長(zhǎng)越短,越趨向于直線傳播,在復(fù)雜環(huán)境中的傳播損耗越大,折射和繞射能力越差。我們對(duì)此最直觀的感受就是穿墻能力差。
舉例來(lái)說(shuō),WiFi信號(hào)和燈光都是電磁波,WiFi信號(hào)使用的頻率為2.4GHz和5GHz,我們還能討論下家用路由器能穿一堵墻還是兩堵墻的問(wèn)題;而可見(jiàn)光的頻率非常高,是WiFi所在頻率的十幾萬(wàn)倍,因此不但穿不了墻,甚至連紙都穿不了。
因此,在進(jìn)行基站建設(shè)時(shí),使用的頻段越高,基站的覆蓋半徑就越小,想要達(dá)到連續(xù)覆蓋的話,就必須把基站建得很密集。也就是說(shuō),頻段越高,需要建的基站也就越多,成本自然是水漲船高。
并且,信號(hào)的頻率高了,對(duì)于室內(nèi)的覆蓋,是要難上加難。
如上圖所示,基站信號(hào)要從基站到達(dá)你家,需要經(jīng)過(guò)室外傳播損耗,繞射損耗,樹(shù)木和房屋的穿透損耗,以及室內(nèi)的傳播損耗等五大殺手,需要強(qiáng)者才能生存。
700MHz,正是這樣的強(qiáng)者。
它是移動(dòng)通信最廣泛使用的低頻段(小于1GHz,也稱Sub1G),傳播損耗小,覆蓋能力非常強(qiáng)大。
到2020年底,中國(guó)移動(dòng)已建成5G基站約35萬(wàn)個(gè),才基本實(shí)現(xiàn)了大部分地級(jí)市的覆蓋。但要覆蓋廣大縣城和郊區(qū),還需要更多的基站。
中國(guó)移動(dòng)使用的5G頻譜為2.6GHz,稍高于4G的頻譜。目前移動(dòng)在全國(guó)共有315萬(wàn)個(gè)4G基站,5G覆蓋要達(dá)到4G的覆蓋程度,還需新建的基站數(shù)量可想而知。
據(jù)透露,使用700M頻段,只需建設(shè)45萬(wàn)到50萬(wàn)個(gè)基站就可以覆蓋全國(guó)了。廣電計(jì)劃2021年建40萬(wàn)個(gè)基站,就可以覆蓋到全國(guó)90%以上的村莊。
由此可見(jiàn),700M頻段的覆蓋優(yōu)勢(shì)是非常巨大的,這樣正是它被稱作「黃金頻段」的原因。
那么,這個(gè)「黃金頻段」就真的完美無(wú)缺么?
所謂成也蕭何敗也蕭何,700M的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)互為因果,不可分割。
由于700M的頻率低,所以波長(zhǎng)就相對(duì)較大,導(dǎo)致信號(hào)在發(fā)送或者接收時(shí),需要的天線振子的尺寸也必須相應(yīng)變大。但天線的面積是有限的,自然容不下太多的振子。
于是,5G的核心技術(shù)——大規(guī)模天線陣列(Massive MIMO)也就基本跟700M無(wú)緣了。
目前商用的2600M或者3500M頻段下的5G主流產(chǎn)品都是192振子64天線的AAU形態(tài),而700M則只能沿用之前的RRU形態(tài)加4端口天線。
并且,手機(jī)在2600M或者3500M頻段下可以支持4天線接收,而在700M下則只能2天線接收。
這樣一來(lái),從小區(qū)容量角度來(lái)說(shuō),2600M或者3500M頻段可支持16流數(shù)據(jù)并發(fā),而700M則只能同時(shí)支持4流數(shù)據(jù)并發(fā)。對(duì)單個(gè)手機(jī)來(lái)說(shuō),用2600M或者3500M頻段時(shí),可同時(shí)接收4流數(shù)據(jù),而用700M則只能同時(shí)接收2流數(shù)據(jù)。
并且,700M的可用帶寬也比動(dòng)輒數(shù)百兆的3500M頻段要小得多,這就讓容量不足的問(wèn)題雪上加霜。
也就是說(shuō),700M從覆蓋角度來(lái)說(shuō)是「黃金頻段」,但在容量上卻是短板。
二、700M的頻段和帶寬
既然700M頻譜這么炙手可熱,我們街頭巷尾議論紛紛的700M到底是哪一段?莫非是700MHz到800MHz這100M的帶寬?
其實(shí),在4G時(shí)代,3GPP就定義了一系列的頻段列表,早已把700M囊括在內(nèi)。
從上圖可以看出,4G定義的700M的分為兩個(gè)系列:北美700和亞太700。其中B12,B13,B14,B17屬于北美700,顧名思義主要在北美使用;B28則叫做亞太700,主要在亞洲太平洋區(qū)域使用。
實(shí)際上,由于亞太700的帶寬較大,覆蓋也好,在4G時(shí)代得到了廣泛使用。范圍并不局限于亞太,只要某個(gè)國(guó)家此頻段可用,再加上手機(jī)支持就行。
到了5G時(shí)代,北美700由于過(guò)于零碎,就只定義了n12和n14。亞太700(n28)則依然是備受青睞。
在4G時(shí)代,載波帶寬最多就20M,但5G為了追求超高速率,信道帶寬是越大越好。
那協(xié)議到底該給n28定義多大載波帶寬呢?首先肯定不能超出45M的最大范圍,其次就是誰(shuí)有需求誰(shuí)就抬高嗓門給3GPP提議。
于是,中國(guó)廣電振臂一呼:這個(gè)頻段我一家獨(dú)占,就指望著拿來(lái)做大帶寬的5G呢,支持30M和40M帶寬是必須的!
這個(gè)提議的理由非常充分,3GPP也就接受了。
由于這個(gè)n28屬于FDD模式,需要使用不同頻率來(lái)區(qū)分上下行。也就是說(shuō)手機(jī)使用的上行頻段和基站使用的下行頻段是不同的。
不但上下行頻段不同,連帶寬也可以不同。
基站可以使用最大40M帶寬,但手機(jī)最多只能用30M帶寬,并且這30M帶寬已經(jīng)被定死了:703-733MHz,或者718-748MHz這兩段,你看著挑吧。
雖說(shuō)工信部已發(fā)文將703-743/758-798MHz(上下行各40M帶寬)用于4G和5G,但目前看來(lái),廣電使用的還是上下行各30M,上行使用703-733MHz,下行則是758-788MHz。
從上圖也可以看出FDD的奧義:上下行使用兩段分離的頻譜。因此對(duì)于廣電的頻段使用,我們也經(jīng)常使用2x30M來(lái)描述,就是上下行各30M帶寬,總共使用了60M。
因此如果一定要拿廣電FDD 700M載波跟TDD 2600M或者3500M載波來(lái)對(duì)比頻譜資源多寡的話,就是60:100,即3:5的關(guān)系。
由于TDD模式可自由調(diào)節(jié)上下行時(shí)隙的比例,因此對(duì)于下行為主,上行為主,上下行均衡等不同的業(yè)務(wù)類型都能很好地支持。
而FDD由于上下行使用的頻譜帶寬是對(duì)稱的,更適合于上下行比較平衡的業(yè)務(wù)。
在實(shí)際使用中,可以把兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái),2600M或者3500M載波主攻下行容量,700M補(bǔ)充下行容量的同時(shí),主攻上行覆蓋。
這就是「高低頻組網(wǎng)」。
三、700M的「共建共享」
目前廣電除了擁有700M之外,還在4.9G上有60MHz的帶寬,這倆頻段一低一高,一個(gè)FDD一個(gè)TDD,覆蓋和容量,上下行兼顧,豈不美哉?
彼時(shí),中國(guó)聯(lián)通和電信已經(jīng)決定5G共建共享,這樣一來(lái)他們就擁有了3.5GHz上的200M帶寬,再加上2.1GHz上的45M帶寬,也是高低頻,F(xiàn)DD加TDD的組合,不但頻段寬,覆蓋也好。
這下中國(guó)移動(dòng)就有些慌。自己在2.6GHz上有160M帶寬,相比電信聯(lián)通在3.5GHz上的帶寬小。雖說(shuō)在4.9GHz上還有100M,但頻段高覆蓋弱,跟電信聯(lián)通競(jìng)爭(zhēng)不占上風(fēng)。
如果能把廣電的700M借過(guò)來(lái)用就好了!兩家一談,就一拍即合,決定也來(lái)個(gè)共建共享。
那廣電這樣擁有700M「黃金頻段」再加4.9GHz,頻段不缺的天之驕子,為什么要和移動(dòng)進(jìn)行5G共建共享呢?
其實(shí)想想雖手握重器但白手起家的廣電也挺難的:一切從零開(kāi)始,經(jīng)驗(yàn)少;建了無(wú)線還得建承載,成本高;體量小,對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)力弱;花大價(jià)錢建了網(wǎng),收入能否維持運(yùn)營(yíng)成本都難說(shuō)。
而有了行業(yè)大佬中國(guó)移動(dòng)的扶持,一切就都不是事了:
1. 天面共享:700M直接跟中國(guó)移動(dòng)的900M合路,共用天線和鐵塔,成本低。
2. 傳輸共享:中國(guó)移動(dòng)的承載網(wǎng)絡(luò)非常完備,如果能借用的話,不但成本低,還可快速開(kāi)通700M的5G。
3. 容量共享:廣電共享700M,為中國(guó)移動(dòng)完善網(wǎng)絡(luò)覆蓋的同時(shí),也可享受移動(dòng)在2.6GHz的容量?jī)?yōu)勢(shì),各取所需,相得益彰。
4. 降低成本:通過(guò)1:1的投資比例共建700M網(wǎng)絡(luò),可緩解廣電的資金壓力,實(shí)現(xiàn)低成本,快速的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
5. 產(chǎn)業(yè)拉動(dòng):中國(guó)移動(dòng)作為全球體量最大的運(yùn)營(yíng)商,可快速推進(jìn)700M產(chǎn)業(yè)鏈成熟,把握5G建設(shè)窗口和時(shí)代機(jī)遇。
此外,中國(guó)移動(dòng)和廣電的4.9GHz頻段也是緊挨著的,也可以進(jìn)行共建共享,真是天作之合啊。
四、廣電做5G有什么優(yōu)勢(shì)?
中國(guó)傳統(tǒng)的三大運(yùn)營(yíng)商已深耕多年,用戶數(shù)眾多,廣電作為一個(gè)5G時(shí)代的新玩家,如果只提供同質(zhì)化業(yè)務(wù),顯然是沒(méi)法跟前輩進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的。
那廣電要怎樣實(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)呢?自然是自己的老本行:廣播電視。
其實(shí)早在3G時(shí)代,3GPP就已經(jīng)支持了多媒體廣播多播業(yè)務(wù)(MBMS),可實(shí)現(xiàn)類似手機(jī)電視的功能,但是由于網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,還需要內(nèi)容經(jīng)營(yíng),一直沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。
到了4G時(shí)代,原先的MBMS升級(jí)成了eMBMS(增強(qiáng)的多媒體廣播多播業(yè)務(wù)),然而依舊沒(méi)有發(fā)展起來(lái)。
到了5G時(shí)代,在3GPP協(xié)議的R17標(biāo)準(zhǔn)上,將會(huì)引入全新的5G廣播多播服務(wù)(NRMB),這正是廣電的業(yè)務(wù)發(fā)展目標(biāo)。
廣電不但有優(yōu)質(zhì)的700M頻譜,可以實(shí)現(xiàn)5G廣域覆蓋,還有豐富的廣播電視資源,這優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)直是得天獨(dú)厚。
由于廣播業(yè)務(wù)不需要交互,只有下行,不需要上行,因而也就對(duì)手機(jī)不需要鑒權(quán),只要手機(jī)支持就可以接收視頻廣播,用于電視,汽車,可穿戴設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)沒(méi)有問(wèn)題。
并且,基站只需一個(gè)信道發(fā)送即可,同時(shí)接收廣播的用戶數(shù)不受限制,不但大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源,還能實(shí)現(xiàn)一次發(fā)送,多用戶收費(fèi)的效果。
近期,中國(guó)廣電副總經(jīng)理曾慶軍就表示:國(guó)網(wǎng)致力于在即將到來(lái)的2022年冬奧會(huì)上,讓每部手機(jī)都能收看廣播電視,既沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)擁堵,又不怕流量不夠!
這一切看起來(lái)如此美妙,讓我們拭目以待吧!
原文標(biāo)題:廣電的700M為什么被稱為黃金頻段?
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