700兆的黄金频段(广电700mhz频段范围)
在中国,没有一个频段像700M这样引人注目。
被称为移动通信的“黄金频段”,在4G时代引爆了无数话题。
700M,到底怎么才能有这样的口碑,承载这么多的期待?
5G时代,中国广电以700M正式进入市场,成为第四家移动运营商。
这个带着重武器的新玩家是默默无闻,与时俱进,还是与众不同?
这一期,我们来聊聊700M。
第一,“黄金频段”也有缺点。130多年前,随着赫兹实验平台上电火花闪烁的微光,人类敲开了电磁波的大门。从此,这种看不见摸不着的神秘物质被人类驯服了。
电磁波在空之间以正弦波的形式传播。这里,介绍一个简单而神奇的公式:
C=λf
丙:是光速。光速是宇宙中的一个基本常数。电磁波以光速传播。
λ:是波长,电磁波在一个周期内可以传播的距离。
f:是频率,也就是每秒钟能传播多少个周期。这个单位是以赫兹命名的。比如1Hz表示电磁波每秒传播一个周期,1000000Hz(也叫1MHz或1 MHz)表示每秒传播一百万个周期。
因为光速不变,波长和频率成反比,即波长越长,频率越低;反之,波长越短,频率越高。
下图是5G定义的两个频段,其中FR1的范围是410MHz到7125MHz。实际上,4G使用的主流频谱在700MHz到3500MHz之间,而5G在继承4G频谱的同时,继续向高频段、宽带宽扩展。
频率越高,可用的频谱带宽越大,峰值速率越高。这满足了5G超高下载速率的需求,但更高频段的缺点也不容忽视。
也就是说,频率越高,波长越短,越倾向于直线传播。复杂环境下传播损耗越大,折射衍射能力越差。我们对此最直观的感受就是穿墙能力差。
比如WiFi信号和灯光都是电磁波,WiFi信号的频率有2.4GHz和5GHz。我们也可以讨论一下家用路由器可以穿墙还是穿墙。可见光的频率很高,是WiFi的10万倍以上,所以不仅墙穿不了,纸也穿不了。
所以在建基站的时候,使用的频段越高,基站的覆盖半径就越小。如果要实现连续覆盖,就必须建设密集的基站。换句话说,频段越高,需要建设的基站越多,成本自然也就水涨船高。
此外,信号的频率很高,这使得室内覆盖更加困难。
如上图所示,基站信号从基站到达你家需要经过室外传播损耗、衍射损耗、树木房屋穿透损耗、室内传播损耗等五道杀手。强者才能生存。
700MHz,就是这样的强人。
它是移动通信中应用最广泛的低频段(小于1GHz,也叫Sub1G),传播损耗低,覆盖强。
截至2020年底,中国移动已建成约35万个5G基站,基本实现了大部分地级市的覆盖。但是要覆盖广大的县城和郊区,就需要更多的基站。
中国移动使用的5G频谱为2.6GHz,略高于4G频谱。目前,中国移动在全国共有315万个4G基站,如果5G覆盖达到4G覆盖,需要新建的基站数量可想而知。
据透露,使用700M频段,只需要建设45万到50万个基站就可以覆盖全国。广电计划2021年建设40万个基站,覆盖全国90%以上的村庄。
可见700M频段的覆盖优势是巨大的,这也是它被称为“黄金频段”的原因。
那么,这个“黄金频段”真的完美吗?
俗话说,萧何败,萧何败。700M的劣势和优势互为因果,不可分割。
因为700M的频率较低,波长比较大,导致发送或接收信号时需要的天线单元尺寸较大。但是天线的面积有限,自然容纳不了太多的振荡器。
所以5G的核心技术——Massive MIMO基本和700M脱节。
目前商用的2600M或3500M频段的5G主流产品都是192振子64天线的AAU,而700M只能使用之前的4口天线的RRU。
而且手机在2600M或者3500M频段可以支持4根天线,而在700M m频段只能支持2根天线。
这样从小区容量来看,2600M或3500M频段可以支持16路数据并发,而700M只能同时支持4路数据并发。对于单个手机来说,使用2600M或3500M频段时可以同时接收4路数据流,而使用700M频段时只能同时接收2路数据流。
而且700M的可用带宽远小于3500M几百兆的频段,使得容量不足的问题更加严重。
换句话说,700M从覆盖角度来说是“黄金频段”,但从容量来说是短板。
二、700M的频段和带宽。既然700M频谱这么火,那我们在大街小巷里谈700M的哪一段呢?是700MHz到800MHz的100M带宽吗?
其实在4G时代,3GPP已经定义了一系列频段列表,已经包括700M了。
从上图可以看出,4G定义的700M分为北美700和亚太700两个系列。B12、B13、B14、B17属于北美700,顾名思义主要用于北美;B28叫亚太700,主要用于亚太地区。
事实上,亚太700因为带宽大,覆盖好,在4G时代已经被广泛使用。范围不限亚太,只要这个频段在某个国家有,手机支持。
5G时代北美700只定义了n12和n14,因为太碎片化了。亚太700(n28)依然受欢迎。
4G时代,载波带宽最多20M,但为了追求5G的超高速,信道带宽越大越好。
协议应该为n28定义多大的载波带宽?首先,一定不能超过45M的最大范围。其次,谁有需要,谁就提高嗓门,向3GPP提出。
所以中国广电喊:这个频段是我家独享的,我就指望5G来提升带宽了。需要支持30M和40M带宽!
这个提议的理由非常充分,3GPP也接受了。
由于这个n28属于FDD模式,所以需要用不同的频率来区分上行和下行。也就是说,手机使用的上行频段和基站使用的下行频段是不一样的。
不仅上下行频段不一样,带宽也可以不一样。
基站可以使用最大40M的带宽,但是手机最多只能使用30M的带宽,这个30M的带宽已经固定了:703-733MHz,或者718-748MHz。你可以选择。
虽然工信部已经发文给4G和5G使用703-743/758-798MHz(上下行40M带宽),但是广电好像还是上下行使用30M带宽,上行703-733MHz,下行758-788MHz。
从上图也可以看出FDD的含义:上行和下行使用两个独立的频谱。所以我们经常用2x30M来描述广电的频段使用,也就是上下游各用30M带宽,总共用60M。
所以如果非要比较FDD 700M载波和TDD 2600M或者3500M载波的频谱资源,是60: 100,也就是3: 5。
由于TDD模式可以*调整上下行时隙的比例,因此可以支持面向下行、面向上行、上下行均衡等不同的业务类型。
FDD更适合上下行平衡的业务,因为上下行使用的频谱带宽是对称的。
在实际使用中,可以结合两者的优势,2600M或3500M载波侧重下行容量,700M补充下行容量的同时侧重上行覆盖。
这就是“高低频联网”。
三。700M的“共建共享”。目前广电在4.9G上除了700M还有60MHz的带宽,这个频段是一低一高,一个FDD一个TDD。覆盖面和容量,上下游都有,是不是很美?
当时联通和电信已经决定共建共享5G,这样3.5GHz有200M的带宽,再加上2.1GHz的45M带宽,也是高低频结合,FDD和TDD,不仅频段宽,覆盖也很好。
中国这一招有点吓人。我2.6GHz有160M的带宽,比中国电信联通3.5GHz的带宽小虽然4.9GHz还有100M,但是频段高,覆盖弱,和中国电信联通的竞争不占优势。
如果能借广电的700M就好了!两家一谈,一拍即合,决定共建共享。
那么,广电为什么要和中国移动共建共享5G,因为它有700M“黄金频段”加上4.9GHz,频段不缺?
其实很难想到白手起家的广电,虽然手里有很重的设备:一切从零开始,经验很少;如果建无线网,就得建承载,成本高;体量小,对产业链带动性弱;花了一大笔钱建网后,收入能否维持运营成本还很难说。
在行业领导者中国移动的支持下,一切都会好起来的:
1.天空共享:700M与中国移动900M直连,共享天线和铁塔,成本低。
2.传输分享:中国移动的承载网络非常完整。如果能借,不仅成本低,还能快速开通700M 5G。
3.容量共享:广电共享700M,提升中国移动网络覆盖。同时还可以享受移动在2.6GHz的容量优势,各取所需,互为补充。
4.降成本:以1:1的投资比例建设700M米网络,可以缓解广电的资金压力,实现低成本、快速的5G网络建设。
5.产业驱动:中国移动作为全球最大的运营商,能够快速推动700M产业链的成熟,把握5G建设窗口和时代机遇。
另外,中国移动和广电的4.9GHz频段也是相邻的,也可以共建共享。真是天造地设的一对。
4.广电做5G有什么优势?中国传统三大运营商已经深耕多年,用户数量庞大。广电作为5G时代的新玩家,如果只提供同质化的服务,是无法和前辈竞争的。
广电如何实现差异化服务?自然是我的老本行:广播电视。
其实早在3G时代,3GPP就已经支持多媒体广播组播业务(multimedia broadcast multicast service,MBMS),可以实现类似手机电视的功能。但由于网络的复杂性和内容管理的需要,一直没有开发出来。
4G时代,原来的MBMS升级为eMBMS(增强型多媒体广播组播业务),但仍然没有发展起来。
5G时代,将在3GPP协议的R17标准上引入新的5G广播组播业务(NRMB),这是广电的业务发展目标。
广电不仅有优质的700M频谱,还能实现5G广域覆盖,还有丰富的广电资源,简直是得天独厚的优势。
因为广播业务不需要交互,只需要下行,不需要上行,所以不需要对手机进行认证。只要手机支持,就可以接收视频广播,用于电视、汽车、可穿戴设备都没有任何问题。
而且基站只需要一个信道传输,接收广播的用户数量不受限制,不仅大大节省了网络资源,还达到了一次传输多用户计费的效果。
近日,中国广电副总经理曾庆军表示:国家电网致力于在即将到来的2022年冬奥会上,让每一部手机都能收看广播电视,不出现网络拥堵、流量不足的情况!
这一切看起来太美妙了,让我们拭目以待!