下一代5G頻譜前沿——6 GHz頻譜(5.925-7.125GHz)

如今，5G正在全速部署于6GHz以下的頻譜中，而焦點(diǎn)已悄然轉(zhuǎn)向到下一個(gè)頻段前沿。

與Massive MIMO結(jié)合使用的中頻段使用低預(yù)算實(shí)現(xiàn)了更多的總?cè)萘亢屯掏铝吭鲩L，并且，其將在很大程度上帶來515倍的增長，但基線情況表明，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量預(yù)計(jì)將再增長1525倍，到2030年將超過每月1ZB，面對(duì)如此龐大的數(shù)據(jù)流量，考慮到運(yùn)營商面臨的經(jīng)濟(jì)限制，這不足以滿足未來十年的容量需求。

因此，人們把目光轉(zhuǎn)向了下一代5G頻譜前沿——6 GHz頻譜（5.925-7.125GHz）。

美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）宣布了一項(xiàng)計(jì)劃，在6GHz頻段內(nèi)，1200 MHz的頻譜可用于非授權(quán)使用，從而允許該頻段中使用低功率設(shè)備和850 MHz中的標(biāo)準(zhǔn)功率設(shè)備。為了最大限度地提高效率，其他國家/地區(qū)必須考慮在6 GHz頻段的未授權(quán)頻譜和許可頻譜之間采取更為平衡的方法。而6425-7025MHz頻段的WRC-23 IMT標(biāo)識(shí)將為服務(wù)提供商打造一個(gè)實(shí)現(xiàn)5G愿景的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)為消費(fèi)者、企業(yè)和行業(yè)提供600MHz的增量非授權(quán)頻譜，來管理日益擁擠的WiFi網(wǎng)絡(luò)。

基線情況表明，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將在未來十年增長15倍至25倍。從1G網(wǎng)絡(luò)到今天的5G網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營商已經(jīng)掌握了三種基本工具來管理容量增長，包括引入更高效的技術(shù)，部署更多的蜂窩基站，以及使用更多的頻譜。

隨著移動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展，有一個(gè)始終不變的主題：唾手可得的果實(shí)已經(jīng)摘了下來，后面想要獲取更高的收益越來越難。

假設(shè)其他所有條件保持不變，那么從4G到5G的轉(zhuǎn)變將為頻譜效率帶來20%到30%的增長。全球宏基站的數(shù)量每年都在快速增長，small cell的部署也正在穩(wěn)定增加，但同時(shí)，不使用波束成形的同信道致密化會(huì)增加基站之間的干擾，從而限制了上行空間。

Massive MIMO和波束成形技術(shù)通過增加站點(diǎn)的天線數(shù)量來解決與small cell致密化相關(guān)的干擾限制，使運(yùn)營商能夠優(yōu)化定向到目標(biāo)用戶的RF信號(hào)，同時(shí)將其余用戶的干擾水平降至最低。

因此，從技術(shù)角度來看，Massive MIMO和波束成形是容量工具包的下一個(gè)最有效的解決方案。此外，更具針對(duì)性的波束正在改善基站的小區(qū)范圍，使運(yùn)營商能夠在較高的中頻帶上實(shí)現(xiàn)等效的2 GHz LTE覆蓋，從而減少了所需站點(diǎn)的數(shù)量。

由于容量上升以及不需要增加更多站點(diǎn)，每比特的成本收益提高了不少，也不難理解Massive MIMO對(duì)運(yùn)營商的巨大吸引力。2019年，Massive MIMO技術(shù)占5G移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的70%以上。

所以毫無疑問，Massive MIMO的前景仍然樂觀，這表明運(yùn)營商將使用32T32R、64T64R，以及最終的128T128R天線，盡可能從中頻段頻譜中擠壓出更多容量和價(jià)值。根據(jù)頻譜資產(chǎn)的不同，有效的Massive MIMO策略可以再產(chǎn)生5-15倍的增長。

無論如何，中高頻帶頻譜中的Massive MIMO不足以支撐未來巨大的流量消耗，也不能應(yīng)對(duì)任何顛覆性設(shè)備的引入。盡管視頻消耗占了2019年移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的最大份額，但智能手機(jī)用戶現(xiàn)在平均每天僅花費(fèi)約20分鐘在蜂窩網(wǎng)絡(luò)上觀看視頻，基線預(yù)測(cè)：到2030年，每天流媒體4K視頻的時(shí)間將超過45分鐘。

非授權(quán)頻譜支持者傾向于將6GHz頻段的大部分頻譜分配給非授權(quán)應(yīng)用，這意味著他們預(yù)計(jì)移動(dòng)數(shù)據(jù)消耗增長的放緩速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于普遍預(yù)期，或者毫米波技術(shù)可以在解決預(yù)期的短缺方面發(fā)揮重要作用。

2020年，毫米波基站的安裝部署數(shù)量將超過10萬個(gè)，毫米波智能手機(jī)設(shè)備已經(jīng)具備Gbps性能，因此，普遍認(rèn)為，基于5G NR技術(shù)的毫米波的發(fā)展速度要比預(yù)期的快得多。與此同時(shí)，對(duì)于大多數(shù)運(yùn)營商來說，現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)還不足以讓他們?cè)诟嗟某鞘械貐^(qū)部署毫米波系統(tǒng)，在資金受限的情況下，這項(xiàng)技術(shù)還不能應(yīng)對(duì)整體移動(dòng)數(shù)據(jù)流量中的大部分。即便向上調(diào)整了預(yù)期，5G毫米波系統(tǒng)未來五年內(nèi)在無線電出貨量中的占比仍將不足5%。

但是，憑借600MHz的6GHz頻譜和基于EIRP水平的宏基站，運(yùn)營商將能夠利用現(xiàn)有的宏網(wǎng)格來部署采用波束成型技術(shù)的Massive MIMO系統(tǒng)，使其不僅能夠應(yīng)對(duì)未來十年的基線增長預(yù)測(cè)，并且也有一定的余地來應(yīng)對(duì)新的顛覆性設(shè)備的引入。

從速度的角度來看，IMT-2020標(biāo)準(zhǔn)和愿景中一個(gè)重要要求是：5G網(wǎng)絡(luò)能夠隨時(shí)隨地為所有用戶提供100 Mbit / s的數(shù)據(jù)速率。因此，除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)行規(guī)劃外，運(yùn)營商還需要保證每個(gè)地方、每一天的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)都一致。

盡管移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的增長速度會(huì)放慢很多，頻譜政策也需要考慮替代方案，我們也不知道未來十年將實(shí)現(xiàn)多少5G愿景，但我們知道運(yùn)營商可以使用哪些工具來應(yīng)對(duì)從MBB向eMBB和物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)過渡。
責(zé)編AJX