6GHz 频段对于 5G 到底有多重要?

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本文来自Qorvo半导体

5 月 17 日,GSMA 再次呼吁各国将 6GHz 作为授权频谱使用,并警告称,各国政府如果不能将 6GHz 作为授权频谱使用,将危及 5G 在全球的发展前景。
 
GSMA 在声明中指出,6GHz 频段可以兼顾低频的覆盖优势和高频的容量优势,对于未来十年充分释放 5G 潜力至关重要。然而,各国政府在如何使用 6GHz 频谱这一问题上已经存在分歧:中国在 WRC-19 表态建议 6GHz 用于 5G,欧洲、非洲和中东部分地区计划拆分 6GHz 频段,上半段用于 5G,下半段用于 Wi-Fi;美国和拉丁美洲大部分地区则表示将 6GHz 频段全部留给 Wi-Fi 和其他非授权技术。为此,GSMA 呼吁各国政府将 6GHz 全频段或者上半段作为授权频谱使用。
 
频谱就是无线产业的氧气,是极其稀缺的资源,也是推动无线技术发展的关键因素。回顾过去,无论是采用授权频谱的移动通信技术,还是采用非授权频谱的 Wi-Fi 技术,为持续提升网络容量以满足不断增长的流量需求,两者的可用无线频谱范围都在不断扩大。而今天对于争夺 6GHz 这段“未开垦”的频谱资源,GSMA 为何发出如此强烈的呼吁?6GHz 频段对于 5G 到底有多重要?
 
6GHz 是理想的 5G 中频段对于实现 5G 愿景至关重要
 
6GHz 频段范围为 5.925-7.125GHz,与目前主流的 5G 频段 3.3-4.2GHz 同属于 5G 中频段,其拥有 1200MHz 连续大带宽,可完美适配 5G 100MHz 的信道带宽以及载波聚合技术,极大提升未来 5G 系统容量。在覆盖方面,尽管 6GHz 在无线传播特性上弱于 3.5GHz 较低中频段,但相关仿真与分析结果显示,若考虑传播损耗补偿等相关技术不断发展,6GHz 的覆盖能力可接近 3.5/3.8GHz 频段。因此,6GHz 频段兼具覆盖和容量优势,是 5G 理想的中频段,利于持续构建连续覆盖的、大带宽的 5G 网络,满足不断增长的网络容量需求。
 
连续覆盖的大带宽 5G 网络可保障高速的 5G 体验无处不在,对于推动 5G 应用创新与繁荣,使能千行百业数字化转型和推动数字经济发展至关重要。众所周知,5G 具备大带宽、低时延高可靠和多连接三大能力,与人工智能、云计算和大数据等技术结合,可使能智慧城市、智慧交通、智慧医疗、智慧农业等众多领域中的广泛的新兴应用,助力全社会数字化变革。在这些领域中,一方面,5G 智慧城市、5G 车联网、5G 智慧医疗、5G 智慧农业等大量的场景要求 5G 能提供连续广域覆盖;另一方面,这些场景中的高清视频监控、AI 视频分析、远程控制、远程驾驶、远程诊断等诸多应用对网络速率和容量要求极高。如果未来的 5G 网络无法提供连续覆盖的大带宽服务能力,无法普遍满足诸多应用的最低速率需求,对于很多创新应用而言简直就跟没有网络覆盖一样,谈何推动 5G 应用繁荣,谈何改变社会。从 2C 消费者市场看,随着无线数据流量套餐普及和 4K/8K 超高清视频、AR/VR、云游戏等应用不断增长,同样对 5G 的广覆盖、大带宽能力要求越来越高。正因如此,IMT-2020 愿景中不仅定义了 5G 的峰值速率、毫秒级时延等关键能力,还要求 5G 能随时随地提供 100Mbps 的用户体验速率。
 
正如 GSMA 在声明中所言,5G 是数字化转型的支柱,将拉动全球 GDP 实现 2.2 万亿美元的增长。但是,如果没有充足的 6GHz 授权频谱用于 5G 技术,实现这种增长的可能性将会显著减少。未来十年,预计 5G 网络将需要 2GHz 以上的中频频谱才能充分释放潜力。而 6GHz 频段兼顾覆盖与容量优势,将满足智慧城市、智慧交通和智慧工厂等场景所需的高速传输和大容量需求,是 5G 的理想频段。
 
6GHz 频段利于缩小数字鸿沟持续推动 5G 快速健康发展
 
根据移动网络工作原理,提升系统容量的方法主要有三个维度:增加站点/小区数量、提升频谱效率和增加频谱资源。如果无法获得更多的频谱资源,只有通过采用诸如更高阶的 MIMO 等新技术来提升频谱效率,以及通过部署更多的基站和小区来提升网络密度,来补齐网络容量短板。但更先进的技术需要更多的研发成本和软硬件成本,更密集的站点意味着更高的设备投入成本,站点租赁、建设和维护成本等等。这些成本最终转嫁给用户,就意味着消费者和各行各业需支付更高的价格来享受 5G 服务。显然,面对大量 5G 新兴应用带来的成倍增长的流量需求,如果 6GHz 不能分配给 5G 使用,就会增加消费者和行业数字化转型的负担,不仅不利于缩小数字鸿沟,还会阻碍 5G 快速健康发展。
 
从另一个角度看,如果 6GHz 频段不能用于 5G,电信业不得不退而求次采用毫米波频段来提升网络容量。但毫米波频段覆盖范围极小,穿透能力极弱,只能用于点状的热点覆盖,不能作为连续覆盖解决方案,要建成连续覆盖的网络所需的小区和站点数量非常多,网络部署成本极其高昂,同样会给用户带来成本负担。换句话讲,毫米波只是 6GHz 中频段的补充,不是替代品。
 
此外,对于一些光纤宽带尚未普及的国家和地区,6GHz 频段的覆盖和容量优势非常适合为农村地区提供 5G 固定无线服务,从而代替更高成本的光纤接入方式,利于宽带网络快速普及,缩小城乡数字鸿沟。
 
自 5G 商用以来,中频段已成为全球 5G 主流频段,全球领先运营商已证明了中频段对于推动 5G 发展的重要价值。比如,韩国基于 3.5GHz 频段建设 5G 网络,不仅快速部署了一张广覆盖、大带宽的 5G 网络,还带动了 VR/AR、超高清视频等新应用快速普及,实现了 5G 单用户数据流量超 4G 三倍以上;我国三大运营商通过 3.5/2.6GHz 中频段建网,不仅建成了全球规模最大的 5G 网络,为用户带来了成倍提升的网络体验,更是在智慧钢厂、智慧港口、智慧医疗等多个领域探索出了诸多 5G 新兴应用,对行业数字化转型、促进我国数字经济发展产生了强大的推动作用。6GHz 作为 5G 中频段上的最后一段优质频谱资源,可为当前的 5G 发展持续提供强大的动力,持续推动 5G 实现商业成功。
 
3GPP 全球统一标准更利于释放 6GHz 频段潜力
 
从产业生态看,当前 3GPP 正针对 6GHz 频段研究 5G 标准,各大厂商也对工作于 6GHz 的 5G 技术进行了大量的研发和试验。同时,从 WRC-19 立项、GSMA 调研、3GPP NR 立项到爱立信、华为、诺基亚、中兴等大厂发布声明表明立场看,全球电信产业界对于支持 6GHz 用于 5G 已达成共识。相信基于 3GPP 全球统一的 5G 标准和强大的生态系统,将更利于 6GHz 频段充分释放价值潜力,促进 5G 技术和应用规模发展,普惠广大用户和各行各业。此外,6GHz 用于授权频谱,基于更先进的 3GPP 技术和运营商的部署、运营能力,还可更好的提升频谱利用效率,最大限度的避免潜在的频率干扰。
 
总之,6GHz 是理想的 5G 中频段,能以较低的每 bit 成本实现 5G 普遍的大带宽服务,使能 5G 新兴应用持续繁荣生长,加速推动全社会数字化转型。目前,我国已针对 6GHz 频段用于 5G 进行了一系列规划,比如已在 WRC-19 建议启动研究 6GHz 用于 IMT,IMT-2020(5G)推进组在 2020 年北京通信展上已宣布将在 2021 年适时开展 6GHz 的研究与测试。在此,也呼吁更多伙伴加入 6GHz IMT 产业推动工作,来共同推动未来十年移动通信可持续性发展,加速实现“5G 改变社会”的愿景。
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