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欧盟报告:5G挑战、部署进展及竞争格局

2019-04-24  来源:水煮通信  作者:陈志刚

1.3 5G带来了新的挑战

对于5G而言,与前几代移动基础设施相比,获得更高数据速度和更低延迟的技术方法非常复杂。5G修改了基本的蜂窝无线电技术模型:

•波束成型技术:一种不是在基站周围的一部分小区上发送广域广播,而是使用“有源天线”技术形成一组可控无线电波束,其功率集中在一个小区域 接收手机。

•更高的数据速率需要更高的频率和更大的带宽:尽管在5G Phase 1提出了低频率(UHF范围内频率),但是更高的频段也被提出来,这些频段此前多用于雷达和微波链路。是否会发生这种情况仍有待商榷。部分运营商在高频频率进行了商业测试(例如,在美国的AT&T,28GHz)。新频段远高于UHF范围,无论是厘米(3-30 GHz)还是毫米频段(30-300 GHz)和普遍“mmWave”,但目前的技术挑战是成本太高。在这些较高频段中,更多频谱仍然未分配,因此更宽频带的更宽频带对于更多信道而言也是空闲的,并且也更高每个信道的数据速率。消费者作为目标用户是否会重视更高的数据速率尚不清楚,或者他们是否需要更高的容量,或者能够负担得起手机和服务资费(Webb,2018)。预计运营商的带宽为100 MHz至400 MHz,而UHF频道的带宽为10至20 MHz(Bertenyi,2017)。这可以同时为更多用户提供服务,并且对于期望更加密集的人类用户群(可能是更快的数据速率)或物联网机器用户的商业模型可能需要。

•更短的范围,更多的干扰和室内穿透:无线电信号的有效范围与频率的平方成比例地减小。这对蜂窝无线电网络的资本成本具有重大影响。虽然目前正在试用的许多5G网络将使用低得多的频带,但是未来提出的那些较高频率可能仅提供数百甚至数十米的传播范围。更高频率的信号也会受到更多天气的干扰,包括 雨,雪,雾以及障碍物 - 湿润的树叶或建筑物及其墙壁。这意味着,在较高频率下,如果基于穿墙或窗户穿透,室内使用可能是有问题的。因此,重新使用现在强调现有的UHF频段以及3-10 GHz范围内的频段(“中频”),为5G信号提供更大的范围,同时减少技术挑战。

1.4 网络密集化的挑战

应根据网络经济学来理解上述趋势的含义,网络经济学由信号传播特性决定。较短的范围意味着更多的基站和更高的成本,如图1所示。

随着更高的频率和更短的范围,基站将更紧密地封装到给定区域中,以提供完全覆盖,避免“非点”。每个“蜂窝”的覆盖面积较小,20至150米的范围可能是常见的配置。小区半径20米意味着每平方公里约800个基站(或小区域无线接入点(SAWAP)。这与使用大型或“宏站”的3G和4G形成鲜明对比,它们提供2-15公里或更长的范围,因此可以覆盖更大的区域,但同时用户更少,因为他们拥有更少的个人信道。SAWAP的概念已经在LTE中用于在某些程度上在阿姆斯特丹和新加坡等城市进行非现场填充,但没有达到5G所设想的规模。

这种密集的网络部署将是昂贵的,不仅在安装方面,而且在获得规划许可和任何授权的成本和延迟方面也是如此。因此,对于拥有5G小型蜂窝的城市覆盖,欧盟成员国简化和协调其授权许可和规划许可流程,以实现欧盟标准的致密化方法是明智的:

•需要小基站标准,为欧盟提供高质量室外和室内蜂窝连接的前进方向,以支持轻触监管制度,这对确保每平方公里数百个小基站的快速部署至关重要。

•主要工作将包括大规模的安装人员培训和认证

•通过令人满意的设计和安装实践,提供美学意义上的设计,降低公众的反对意见.EECC试图通过各种措施(主要是第57条)来解决这个问题。

1.5 更密集的网络成本可能会推动共享基础架构

在目前全球电信行业不确定的状态下,对新投资和重大投资的呼吁都不受欢迎,特别是那些具有不确定性的商业模式的投资 - 总体成本和回报不明确。

5G可以变革基础设施所有权模式,既可以共享物理网络也可以共享频谱,或者通过服务和网络的分离,因此玩家可以选择网络层或服务(Marti,2019a)。这种经过新的的商业模式可能会引入“中立主机”的概念 - 拥有和运营网络的第三方以及共享许可频谱当前基础设施竞争模式的替代方案(Small Cell Forum,2017)。专业的5G网络运营商/所有者中立的方式支持所有服务,受到全球最大的运营商的欢迎(Grijpink,Härlin,Lung和Ménard,2019)。商业模式是否依赖于基础设施中立主机,还是具有运营商所有权的较小形式共享网络基础设施尚不清楚。

1.6 5G标准仍有待最终确定

虽然下一代移动无线电业务的技术标准尚未最终确定,但欧盟,美国,中国和其他国家仍计划成为第一个部署工作广告的国家网络。ETSI / 3GPP SDO的5G网络标准的初始规范于2017年发布,但第一个5G标准3GPP Release 15的其余部分于2018年9月出现。它支持28 GHz mm波频谱和MIMO天线阵列技术。因此,2019年将是国际电联批准的ETSI / 3GPP工作标准的关键一年,其中5G被称为国际移动2020年电信(IMT-2020)。正在讨论三个频谱范围:

此外,世界各地的主要移动网络运营商都期待2020年完整版的后原型设备,包括一系列手机。但是,上述范围并不包含所有可能性。例如,中国目前支持2.6G用于5G(Handford,2019),这可能会影响其他国家。

在欧盟,无线电频谱政策小组(RSPG)赞成3.6 GHz频段(3.4-3.8 GHz),26 GHz频段(24.25-27.5 GHz)和现有欧盟统一的UHF频段,用于1 GHz以下的移动业务,例如,在UHF范围内的700 MHz频段及以上,在其第三种观点(RSPG,2018)中。

可以在10月至11月在沙姆沙伊赫举行的世界无线电通信大会(WRC-19)上达成关于频谱标准的协议。它应该确定特定光谱的使用。

在接下来的四年及以后的三个全球区域中,每个区域都有5G的频段。为筹备WRC19,首先制定区域规则。CEPT ECC PT-1下的工作组负责欧盟针对WRC的频谱提案。目前在频谱上的发展欧洲5G的协调仍需要更多的努力,建议的频段包括3.6 GHz和26 GHz频段。考虑到WRC-19的准备工作,欧盟各国也有国家战略,欧盟成员国的重点是3.6 GHz频段,但也关注27.5-29.5 GHz频段。

3GPP Release 15支持高速视频增强移动宽带(eMBB),超可靠低延迟通信(URLLC)和大规模机器类型通信(mMTC)。它完成了机的端到端规范。这些将被苹果,三星和其他人使用。现在将构建各种版本的处理器和硬件市场营销,如来自ARM,英特尔,苹果,三星高通等的无线调制解调器和处理器芯片组。来自诺基亚,爱立信和思科等供应商的首批小型蜂窝基站也是基于这个规范。

R15支持所谓的新无线电(NR),它是5G将使用的两个主要频率范围的无线电空中接口。这些频率范围1(FR1)低于6 GHz且远高于此值厘米和毫米范围内的频率,或称为mmWave范围的频率范围2(FR2)(Bertenyi,2017)。5G NR还支持试用试验的配置,称为非独立模式。它基于LTE用于核心网络,具有5G RAN和5G手机。独立模式是完整的5G实现,具有5G核心网络和5G手机。

下一代3GPP 5G标准贡献版本16适用于智能城市,大型机器通信和互联车辆等的物联网应用,预计将于2019年12月或早期发布。

2020年移交国际电联工作组批准。3GPP已于2017年12月批准了非独立(NSA),并于2018年1月批准了5G独立(SA)标准,以完成第15版。

根据过去的经验,未来十年可以在几个进一步的版本中完成完整的5G标准。但是,只有当且仅当如此,才能实现无线电技术的全部范围。

该技术被可以使用它的垂直行业所采用,所采用的商业模式超过了当今的移动运营商。

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