應(yīng)用

技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)世界 >> 物聯(lián)網(wǎng)新聞 >> 物聯(lián)網(wǎng)熱點(diǎn)新聞
企業(yè)注冊(cè)個(gè)人注冊(cè)登錄

全球5G頻譜研究及啟示

2019-05-05 09:37 《郵電設(shè)計(jì)技術(shù)》

導(dǎo)讀:5G系統(tǒng),將不僅僅立足于移動(dòng)通信本身,還將滲透到未來(lái)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域,與傳統(tǒng)制造、服務(wù)行業(yè)的融合創(chuàng)新促成“互聯(lián)網(wǎng)+”新形態(tài),構(gòu)建以用戶為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng),改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式,為當(dāng)今中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)生機(jī)。

5G,5G

圖片來(lái)自“123rf.com.cn”


【編者按】5G系統(tǒng)是我國(guó)實(shí)施“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)”“制造強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的重要信息基礎(chǔ)設(shè)施,更是發(fā)展新一代信息通信技術(shù)的高地。頻率資源是研發(fā)、部署5G系統(tǒng)最關(guān)鍵的基礎(chǔ)資源。根據(jù)ITU-R 5G愿景建議書,本文分析了5G系統(tǒng)所需要的頻譜結(jié)構(gòu),并結(jié)合ITU、3GPP相關(guān)研究情況和全球主要國(guó)家5G頻譜策略,提出了我國(guó)5G頻率規(guī)劃建議。


 近年來(lái),智能終端的廣泛應(yīng)用以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多樣化,促使全球移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)入高速增長(zhǎng)模式。為了應(yīng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)數(shù)據(jù)流量爆炸式的增長(zhǎng)、海量的設(shè)備連接、不斷涌現(xiàn)的各類新業(yè)務(wù)和應(yīng)用場(chǎng)景,在全球4G商用方興未艾之時(shí),5G系統(tǒng)將應(yīng)運(yùn)而生。

5G系統(tǒng),將不僅僅立足于移動(dòng)通信本身,還將滲透到未來(lái)社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域,與傳統(tǒng)制造、服務(wù)行業(yè)的融合創(chuàng)新促成“互聯(lián)網(wǎng)+”新形態(tài),構(gòu)建以用戶為中心的全方位信息生態(tài)系統(tǒng),改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)、工作、生活方式,為當(dāng)今中國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)無(wú)限生機(jī)。

相較于以往的各代移動(dòng)通信系統(tǒng),5G需要滿足更加多樣化的場(chǎng)景和極致性能要求。頻率資源是研發(fā)、部署5G系統(tǒng)最關(guān)鍵的基礎(chǔ)資源。

本文根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU) 5G愿景建議書,分析了5G系統(tǒng)所需要的頻譜結(jié)構(gòu)。并結(jié)合ITU、3GPP相關(guān)研究情況,全球主要國(guó)家5G頻譜策略,提出了我國(guó)5G頻率規(guī)劃在高、中、低頻段的建議。

 基于5G愿景的頻譜框架

國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線電通信部門(ITU-R)發(fā)布的《5G愿景》(ITU-R M.2083建議書)定義5G系統(tǒng)將滿足增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶、海量的機(jī)器間通信、超高可靠和超低時(shí)延通信三大類主要應(yīng)用場(chǎng)景。

在系統(tǒng)性能方面,5G系統(tǒng)將具備10~20 Gbit/s的峰值速率,100 Mbit/s~ 1 Gbit/s的用戶體驗(yàn)速率,相對(duì)4G系統(tǒng)提升3~5倍的頻譜效率、百倍的能效,500 km/h的移動(dòng)性支持,1 ms的空口時(shí)延,100萬(wàn)/km2的連接數(shù)密度以及10 Mbit/s/m2的流量密度等關(guān)鍵能力指標(biāo)。

基于上述的愿景及關(guān)鍵性能指標(biāo)要求,為滿足5G系統(tǒng)不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求,支持多元化的業(yè)務(wù)應(yīng)用,滿足差異化用戶需求,5G系統(tǒng)的候選頻段需要面向全頻段布局,低頻段和高頻段統(tǒng)籌規(guī)劃,以滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)容量、覆蓋、性能等方面的要求。

6 GHz以下中低頻頻譜可兼顧5G系統(tǒng)的覆蓋與容量,面向eMBB、mMTC和uRLLC三大應(yīng)用場(chǎng)景構(gòu)建5G基礎(chǔ)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò);6 GHz以上高頻頻譜主要用于實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的容量增強(qiáng),面向eMBB場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)極速體驗(yàn)。

全球5G頻譜動(dòng)態(tài)

 5G標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

ITU開展5G新增頻譜研究

從歷史來(lái)看,世界無(wú)線電通信大會(huì)(WRC)大約每隔8年將進(jìn)行一次重大的移動(dòng)通信頻譜劃分:

1992年,WRC-92劃分了3G核心頻段,成為3G發(fā)展的基礎(chǔ);2000年,WRC-2000劃分的2.6 GHz頻段,是我國(guó)發(fā)放4G牌照的重要頻段;

2007年,WRC-07劃分了3.5 GHz頻段和數(shù)字紅利頻段,這些頻段是當(dāng)前全球4G發(fā)展的熱點(diǎn)頻段;

2015年,WRC-15將470~694 MHz、1 427~ 1 518 MHz、3 300~3 400 MHz、3 600~3 700 MHz、 4 800~4 990 MHz頻段劃分給部分區(qū)域或國(guó)家的IMT使用,是5G發(fā)展的重要中頻段資源。

2015年無(wú)線電通信全會(huì)(RA~15)批準(zhǔn)“IMT-2020”作為5G正式名稱,至此,IMT-2020將與已有的IMT-2000(3G)、IMT-A(4G)組成新的IMT系列。這標(biāo)志著在國(guó)際電聯(lián)《無(wú)線電規(guī)則》中現(xiàn)有標(biāo)注給IMT系統(tǒng)使用的頻段,均可考慮作為5G系統(tǒng)的中低頻段(見圖1)。


1557014626691730.jpg


圖1 WRC會(huì)議新增IMT標(biāo)識(shí)頻譜

 同時(shí),為了積極應(yīng)對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)流量的快速增長(zhǎng),WRC-15大會(huì)上確定了WRC-19 1.13議題:根據(jù)第238決議(WRC-15),審議為國(guó)際移動(dòng)通信(IMT)的未來(lái)發(fā)展確定頻段,包括為作為主要業(yè)務(wù)的移動(dòng)業(yè)務(wù)做出附加劃分的可能性。并請(qǐng)ITU-R開展研究,包括在24.25~86 GHz頻率范圍內(nèi)開展IMT地面部分的頻譜需求研究,并在8個(gè)移動(dòng)業(yè)務(wù)為主要?jiǎng)澐值念l段(24.25~27.5 GHz 、37~40.5 GHz、42.5~43.5 GHz、45.5~  47 GHz、47.2~50.2 GHz、50.4~52.6 GHz、66~76 GHz和81~86 GHz)和3個(gè)尚未有移動(dòng)業(yè)務(wù)劃分的頻段(31.8~33.4 GHz、40.5~42.5 GHz和 47~47.2 GHz)開展共存研究。

該議題的研究?jī)?nèi)容具體包括3方面的內(nèi)容:頻譜需求預(yù)測(cè)研究、候選頻段研究以及系統(tǒng)間干擾共存分析。

頻譜需求預(yù)測(cè)主要是分析新增頻譜的必要性。具體而言,頻譜需求研究基于歷史數(shù)據(jù),綜合未來(lái)發(fā)展各種影響因素,結(jié)合移動(dòng)通信數(shù)據(jù)增長(zhǎng)預(yù)測(cè)趨勢(shì),考慮特定技術(shù)系統(tǒng)的承載能力,分析未來(lái)頻率需求問(wèn)題,給出不同階段的所需頻譜總量,作為新增頻譜的基礎(chǔ)。

候選頻段研究基于頻譜需求的研究結(jié)論,選擇并提出合適的目標(biāo)頻段。需要充分考慮業(yè)務(wù)劃分情況、移動(dòng)通信系統(tǒng)需求、設(shè)備器件制造能力等綜合因素,初步選擇合適的目標(biāo)頻段,各國(guó)、各標(biāo)準(zhǔn)化組織立足于本國(guó)、本地區(qū)的頻率使用現(xiàn)狀,提出初步的候選頻段。

系統(tǒng)間共存研究主要評(píng)估所選目標(biāo)頻段的可用性。主要根據(jù)所提候選頻段的業(yè)務(wù)劃分、系統(tǒng)規(guī)劃和使用現(xiàn)狀,并基于現(xiàn)有業(yè)務(wù)或系統(tǒng)的技術(shù)特性、部署場(chǎng)景等因素,開展移動(dòng)通信系統(tǒng)與現(xiàn)有或擬規(guī)劃的其他系統(tǒng)之間兼容性研究(毫米波頻段主要以空間業(yè)務(wù)為主)。

在WRC15之后的WRC-19第1次籌備組會(huì)議CPM19-1會(huì)議上,確定了ITU-R負(fù)責(zé)該議題的研究組是5G毫米波特設(shè)工作組(TG5/1),負(fù)責(zé)兼容性共存分析,并形成CPM報(bào)告,給出全球5G頻率規(guī)劃建議。同時(shí)進(jìn)一步確定,由ITU-R WP5D完成24.25~86 GHz頻段范圍內(nèi)IMT頻譜需求預(yù)測(cè)、IMT技術(shù)與操作特性參數(shù)研究;由ITU-R SG3負(fù)責(zé)共存研究所需要的傳播模型;ITU-R其他組包括SG4、SG5、SG6、SG7負(fù)責(zé)向TG51提供相關(guān)頻段上原有業(yè)務(wù)的參數(shù)及保護(hù)準(zhǔn)則等內(nèi)容。WRC19 1.13議題在ITU-R層面的組織架構(gòu)及推進(jìn)關(guān)系如圖2所示。


1557014681490755.jpg


 圖2  WRC19 1.13議題在ITU層面的組織架構(gòu)及推進(jìn)關(guān)系圖

從時(shí)間進(jìn)度來(lái)看,TG51先后召開6次國(guó)際研究及協(xié)調(diào)會(huì)議,在2018年9月完成相應(yīng)的共存分析及CPM報(bào)告。其中一些關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)為:第2次會(huì)議之前為準(zhǔn)備階段,TG51等待接收來(lái)自其他研究組提供的用于開展兼容性共存分析的系統(tǒng)參數(shù)、傳輸模型等;之后的5次會(huì)議,根據(jù)各國(guó)及研究組織提交的研究結(jié)果進(jìn)行討論、融合、提煉,形成最終的結(jié)論(見圖3)。


1557014703598806.jpg


圖3  TG51工作時(shí)間計(jì)劃

WRC19 1.13議題的主要目標(biāo)是致力于為5G尋求全球或區(qū)域協(xié)調(diào)一致的毫米波頻段,是全球開展5G毫米波研究的重要依托。因此,該議題研究走向?qū)θ?G頻率規(guī)劃有重要影響,多數(shù)國(guó)家或地區(qū)將根據(jù)議題進(jìn)展及結(jié)果開展規(guī)劃。從某種意義上說(shuō),一個(gè)國(guó)家或地區(qū)要引領(lǐng)全球5G頻譜發(fā)展走向,就需要依托1.13議題,通過(guò)議題研究將國(guó)家或區(qū)域觀點(diǎn)全球化。

3GPP已加速5G新無(wú)線系統(tǒng)(NR)頻段研究

2016年3月3GPP第71次RAN全會(huì)上,通過(guò)了“Study on New Radio Access Technology”的研究課題,以研究面向5G的新無(wú)線系統(tǒng)(NR)接入技術(shù)。目前,根據(jù)3GPP 5G路標(biāo),基于部署需求的5G NR標(biāo)準(zhǔn)制定分為2個(gè)階段:第1階段的標(biāo)準(zhǔn)在2018年6月(Rel. 15)完成制定,以滿足2020年之前的5G早期網(wǎng)絡(luò)部署需求;第2階段的標(biāo)準(zhǔn)版本需要考慮與第1階段兼容,計(jì)劃在2019年底(Rel.16)完成制定,并作為正式的5G版本提交ITU-R IMT-2020。

在5G NR的研究課題階段,3GPP開展了關(guān)于6 GHz以上信道模型的研究(3GPP TR 38.900),同時(shí)研究并確定了NR的需求及場(chǎng)景(3GPP TR 38.913),并基于此啟動(dòng)了NR技術(shù)方案評(píng)估,提出一系列NR接入技術(shù)方案以支持Rel 15標(biāo)準(zhǔn)制定。2017年3月舉行的3GPP RAN 75次全會(huì)通過(guò)了5G NR接入技術(shù)的研究項(xiàng)目(SI)結(jié)題,并正式啟動(dòng)了 5G新無(wú)線系統(tǒng)接入技術(shù)的Rel.15標(biāo)準(zhǔn)制定工作,立項(xiàng)建議書中列出了擬定義的NR頻段(包括新NR頻段范圍及LTE重耕頻段)以及NR與LTE的雙連接或CA的頻段組合,并再根據(jù)需求持續(xù)更新。根據(jù)2018年2月86次RAN4會(huì)議的輸出,目前3GPP TR 38.817中列出的NR頻段如表1所示。


1557014742782841.jpg


表 1 3GPP R15中引入的NR頻段

各國(guó)政府紛紛制定5G頻譜政策,加速5G規(guī)劃

頻譜作為無(wú)線通信的基礎(chǔ)戰(zhàn)略資源,對(duì)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要。為引導(dǎo)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展,搶占市場(chǎng)先機(jī),從2016年開始,包括美國(guó)、歐盟、韓國(guó)、日本等在內(nèi)的全球主要國(guó)家或區(qū)域紛紛制定5G頻譜政策。

美國(guó)實(shí)現(xiàn)5G高低頻頻譜布局

美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)分別在高、中、低頻段開放頻譜資源用于5G技術(shù),總結(jié)主要有3點(diǎn)。

規(guī)劃豐富高頻資源。2016年7月14日,美國(guó)全票通過(guò)將24 GHz以上頻譜用于無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)的規(guī)則法令,共規(guī)劃10.85 GHz高頻段頻譜用于5G無(wú)線技術(shù),包括28 GHz(27.5~28.35 GHz)、37 GHz(37~38.6 GHz)、39 GHz(38.6~40 GHz)共3.85 GHz許可頻譜和64~71 GHz共7 GHz免許可頻譜。同時(shí),2017年11月16日,F(xiàn)CC發(fā)布新的頻譜規(guī)劃,批準(zhǔn)將24.25~24.45 GHz、24.75~25.25 GHz和47.2~48.2 GHz頻段共1 700 MHz頻譜資源用于5G業(yè)務(wù)發(fā)展。至此,美國(guó)FCC共規(guī)劃了12.55 GHz的毫米波頻段的頻譜資源。

重視中頻頻段共享。2015年4月,美國(guó)FCC為公眾無(wú)線寬帶服務(wù)(CBRS)在3.5 GHz頻段(3 550~3 700 MHz)提供150 MHz的頻譜,建立了3層頻譜共享接入體系(SAS)監(jiān)管模式并允許進(jìn)行試驗(yàn)。SAS在保護(hù)已有業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上發(fā)揮市場(chǎng)機(jī)制,引入公眾無(wú)線寬帶服務(wù)。AT&T已經(jīng)正式向FCC提出在3.5 GHz頻段進(jìn)行5G設(shè)備測(cè)試的特殊臨時(shí)權(quán)限。

釋放低頻資源。美國(guó)在WRC15會(huì)議上通過(guò)添加腳注方式標(biāo)識(shí)了2階段數(shù)字紅利頻段470~698 MHz為IMT系統(tǒng)使用,2017年4月完成600 MHz頻段的拍賣,T-Mobile成最大贏家,并計(jì)劃用于5G部署。

歐盟發(fā)布5G頻譜戰(zhàn)略,力爭(zhēng)搶占5G部署先機(jī)

2016年11月10日,歐盟委員會(huì)無(wú)線頻譜政策組(RSPG)發(fā)布?xì)W洲5G頻譜戰(zhàn)略,明確提出,3 400~3 800 MHz頻段將作為2020年前歐洲5G部署的主要頻段,1 GHz以下700 MHz將用于5G廣覆蓋。在毫米波頻段方面明確將26 GHz(24.25~27.5 GHz)頻段將作為歐洲5G高頻段的初期部署頻段,RSPG建議歐盟在2020年前確定此頻段的使用條件,建議歐盟各成員國(guó)保證26 GHz頻段的一部分在2020年前可用于滿足5G市場(chǎng)需求。此外,歐盟將繼續(xù)研究32 GHz(31.8~33.4 GHz)、40 GHz(40.5~43.5 GHz)頻段以及其他高頻頻段。

日本發(fā)布無(wú)線電政策報(bào)告,明確5G頻譜范圍

2016年7月15日,日本總務(wù)?。∕IC)發(fā)布了面向2020年無(wú)線電政策報(bào)告,明確5G候選頻段:低頻包括3 600~3 800 MHz和4 400~4 900 MHz,高頻包括27.5~29.5 GHz頻段和其他WRC-19研究頻段。面向2020年5G商用,日本主要聚焦在3 600~3 800 MHz、4 400~4 900 MHz頻段和27.5~29.5 GHz頻段。

韓國(guó)變更C頻段規(guī)劃,明確5G頻譜高低頻并重

2016年11月7日,韓國(guó)未來(lái)創(chuàng)造科學(xué)部(MSIP)宣布原計(jì)劃為4G準(zhǔn)備的3.5 GHz(3 400~3 700 MHz)頻譜轉(zhuǎn)成5G用途,2017年回收已發(fā)放的3.5 GHz頻譜,后續(xù)作為5G頻譜重新發(fā)牌。2018年韓國(guó)平昌奧運(yùn)會(huì)期間,3個(gè)運(yùn)營(yíng)商在26.5~29.5 GHz頻段部署5G試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò),展示5G業(yè)務(wù)。

德國(guó)發(fā)布5G頻譜規(guī)劃,涵蓋高中低頻4個(gè)頻段

德國(guó)于2017年7月13日宣布了國(guó)家5G戰(zhàn)略,發(fā)布更多5G頻譜規(guī)劃,具體涉及4個(gè)頻段。2 GHz頻段,即1 920~1 980 MHz/2 110~2 170 MHz,該頻段在德國(guó)主要用于3G業(yè)務(wù),目前的許可將在2020年或者2025年到期。到期回收以后,德國(guó)計(jì)劃繼續(xù)用于移動(dòng)通信,作為5G的工作頻段;3.4~3.8 GHz頻段用于移動(dòng)通信;對(duì)于700 MHz頻段,德國(guó)已經(jīng)在2015年6月完成拍賣,下一步將繼續(xù)把738~753 MHz作為SDL(補(bǔ)充下行鏈路)劃分給5G使用。對(duì)于26和 28 GHz頻段,與歐盟不同,德國(guó)已經(jīng)確定采用28 GHz頻段作為5G頻段,具體為27.828 5~28.444 5 GHz和28.948 5~29.452 5 GHz。同時(shí),德國(guó)也沒(méi)有完全將   26 GHz頻段排除在外,繼續(xù)將其作為研究頻段。

英國(guó)發(fā)布5G頻譜規(guī)劃征求意見稿

Ofcom在2017年2月發(fā)布的5G頻譜規(guī)劃報(bào)告中,表明其5G頻譜將與歐盟無(wú)線頻譜政策小組(RSPG)一致,選擇700 MHz、3.4~3.8 GHz、24.25~27.5 GHz作為高、中、低頻段頻譜。目前,英國(guó)已經(jīng)完成了3.4~3.6 GHz頻段的清理工作,并開展700 MHz頻段的清理工作。

整體來(lái)看,全球?qū)?G的頻譜構(gòu)架認(rèn)知基本趨同:統(tǒng)籌高中低頻段的頻譜資源。未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)將是高低頻譜協(xié)同組網(wǎng)。中頻段主要指C頻段(3 400~3 800 MHz)將是全球5G部署的核心頻段,是5G網(wǎng)絡(luò)的主要覆蓋與容量層;高頻段24.25~27.5 GHz、28 GHz和40 GHz頻段是高頻段方面的熱點(diǎn),是5G網(wǎng)絡(luò)超大容量層,用于滿足大容量、高速率的業(yè)務(wù)需求;1 GHz 以下如700 、600 MHz為5G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋層,主要滿足廣域和深度室內(nèi)覆蓋。

國(guó)內(nèi)5G頻譜規(guī)劃及分配啟示

盡快完成5G中頻分配,引領(lǐng)全球5G發(fā)展

為適應(yīng)和促進(jìn)5G系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展,我國(guó)于2017年底發(fā)布5G系統(tǒng)在3000~5000 MHz頻段內(nèi)的頻率使用規(guī)劃,規(guī)劃明確了3 300~3 400 MHz(原則上限室內(nèi)使用)、3 400~3 600 MHz和4 800~5 000 MHz頻段作為5G系統(tǒng)的工作頻段,明確了5G部署的中頻資源。

從全球的趨勢(shì)來(lái)看,各運(yùn)營(yíng)商加速了5G商用計(jì)劃,平昌冬奧會(huì)上韓國(guó)展示5G業(yè)務(wù),美國(guó)運(yùn)營(yíng)商AT&T計(jì)劃在2018年底前在12個(gè)城市推出5G商用服務(wù),2018年即將開啟5G商用元年。據(jù)GSA統(tǒng)計(jì),截至2018年1月初,全球共有56個(gè)國(guó)家/地區(qū)的113家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商正在對(duì)5G支持和候選技術(shù)進(jìn)行測(cè)試、試驗(yàn)或獲得許可開始現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),已經(jīng)有17個(gè)國(guó)家/地區(qū)發(fā)布了5G頻譜拍賣或5G商用牌照發(fā)放計(jì)劃。

我國(guó)要實(shí)現(xiàn)5G全球引領(lǐng),作為5G部署的首發(fā)頻段,需要盡快完成5G中頻的分配,為運(yùn)營(yíng)商部署5G網(wǎng)絡(luò)落實(shí)頻率資源。在5G中頻分配時(shí),建議重點(diǎn)考慮以下2點(diǎn)。

制定方案,解決3 400~3 600 MHz及4 800~5 000 MHz頻段上與衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)(FSS下行)的干擾問(wèn)題;制定協(xié)調(diào)機(jī)制,解決運(yùn)營(yíng)商與衛(wèi)星操作者頻率使用協(xié)調(diào)問(wèn)題,以便運(yùn)營(yíng)商在此頻段上進(jìn)行5G規(guī)模部署。

為單運(yùn)營(yíng)商初期部署分配至少100 MHz連續(xù)帶寬。《5G愿景和需求白皮書》提出5G系統(tǒng)需要提供比4G更高的性能,5G需支持大于100 Mbit/s的單用戶體驗(yàn)速率(真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶可獲得的最低傳輸速率),且在熱點(diǎn)地區(qū)需滿足1 Gbit/s用戶體驗(yàn)速率。從連接數(shù)密度和用戶體驗(yàn)等KPI角度評(píng)估,為了達(dá)到0.1~1 Gbit/s用戶體驗(yàn)速率,至少需要100 MHz連續(xù)帶寬,同時(shí)配合5G關(guān)鍵技術(shù)包括Massive MIMO等,才能在復(fù)雜環(huán)境下有效保證小區(qū)峰值速率、平均速率以及小區(qū)邊緣速率。

明確毫米波頻段資源,發(fā)布高頻規(guī)劃

在高頻段方面,我國(guó)主管機(jī)構(gòu)也是依托WRC191.13議題研究組,IMT2020(5)推進(jìn)組等平臺(tái),開展了相關(guān)的工作:依托WRC19 1.13議題平臺(tái),由頻率主管機(jī)構(gòu)牽頭組織相關(guān)單位開展24.75~27.5 GHz及37~42.5 GHz頻段上5G系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)的兼容性分析;2017年6月,工信部對(duì)24.75~27.5 GHz、37~42.5 GHz或其他毫米波頻段用于5G系統(tǒng)進(jìn)行了公開意見征集;在2017年7月召開的亞太區(qū)域組織會(huì)議APG19~2上,我國(guó)闡述了在議題候選頻段中優(yōu)先研究24.75~27.5 GHz及37~42.5 GHz頻段的觀點(diǎn);2017年7月3日,工信部新增4.8~5 GHz、24.75~27.5 GHz和37~42.5 GHz頻段用于中國(guó)5G技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)。但總的來(lái)說(shuō),還沒(méi)有明確的規(guī)劃文件發(fā)布,對(duì)于產(chǎn)業(yè)界來(lái)說(shuō),頻段信息不明確。

從目前毫米波頻段產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況來(lái)看,設(shè)備及芯片方面,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有高頻技術(shù)及制造能力,之前的北京懷柔外場(chǎng)測(cè)試也顯示出國(guó)內(nèi)廠商具備高頻技術(shù)能力并已提供相應(yīng)高頻樣機(jī),但距離規(guī)模商用還需芯片產(chǎn)業(yè)鏈培育,比如發(fā)展低成本、高工藝的芯片。測(cè)試儀器及儀表方面,目前階段還沒(méi)有可支持5G毫米波商用的測(cè)試儀表,需要盡快明確頻譜規(guī)劃,以促進(jìn)儀器儀表廠商投入開發(fā)。

盡早頻率規(guī)劃可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈成熟及完善,建議國(guó)家能夠盡快明確高頻資源,以引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)化布局,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈成熟。從國(guó)際上高頻的研究進(jìn)展和各國(guó)對(duì)高頻規(guī)劃及發(fā)布的觀點(diǎn)來(lái)看,24.75~27.5 GHz 和37~42.5 GHz被廣泛認(rèn)為是高頻早期商用頻段以及潛在全球5G一致頻段,建議國(guó)家能夠平衡IMT和衛(wèi)星、國(guó)防、科學(xué)研究、廣播等業(yè)務(wù)的發(fā)展,爭(zhēng)取24.75~27.5 GHz 和37~42.5 GHz頻段資源用于未來(lái)5G發(fā)展。

從頻率需求的角度分析,根據(jù)ITU預(yù)測(cè)結(jié)果,為支持5G系統(tǒng)20 Gbit/s峰值速率和1 Gbit/s體驗(yàn)速率,高頻需要14.7~19.7 GHz帶寬,其中43.5 GHz以下頻率需要5.8~7.7 GHz帶寬以支持室外高頻及室內(nèi)靈活部署。從單運(yùn)營(yíng)商用頻需求來(lái)看,毫米波頻段各頻段上至少需要800~1 600 MHz連續(xù)頻譜資源,滿足2~4個(gè)載波的部署需求,具體在24.75~27.5 GHz(26 GHz)頻段范圍內(nèi)至少需要800 MHz連續(xù)頻譜資源,在37~42.5 GHz(40 GHz)頻段范圍內(nèi)至少需要1 600 MHz連續(xù)頻譜資源。因此,建議規(guī)劃全部24.75~27.5 GHz 和37~42.5 GHz頻段資源用于5G發(fā)展。

規(guī)劃低頻資源

低頻段,尤其是1 GHz以下頻譜資源,是移動(dòng)通信系統(tǒng)的黃金頻率,相對(duì)于中頻段、高頻段可以獲得更好的室內(nèi)和廣域覆蓋效果。歷界WRC會(huì)議,為支持移動(dòng)通信的發(fā)展,已經(jīng)標(biāo)識(shí)了總帶寬約510 MHz的1 GHz以下IMT頻譜資源,主要包括450~470 MHz、698~960 MHz,470~698 MHz 3個(gè)頻段,其中各國(guó)標(biāo)識(shí)用于IMT的頻譜資源不同。從移動(dòng)通信的發(fā)展歷程來(lái)看,低頻在不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)代都發(fā)揮著不可替代的作用。2G時(shí)代,850及900 MHz頻段用于CDMA及GSM網(wǎng)絡(luò)的部署,3G時(shí)代在部署后期,多數(shù)運(yùn)營(yíng)商選擇重耕850及900 MHz滿足廣域場(chǎng)景覆蓋需求,4G時(shí)代,數(shù)字紅利頻段798~806 MHz在全球得以廣泛應(yīng)用,作為運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)4G大覆蓋和室內(nèi)穿透的骨干頻譜。5G即將開始,歐盟5G戰(zhàn)略規(guī)劃明確提出采用700 MHz進(jìn)行5G廣覆蓋,美國(guó)2階段數(shù)字紅利頻段470~698 MHz拍賣完成,用于5G低頻部署,韓國(guó)、日本在2016年均進(jìn)行了700 MHz頻段的拍賣,為提供5G服務(wù)做準(zhǔn)備。由此可以看出,主要國(guó)家的低頻資源是非常豐富的,也為5G發(fā)展儲(chǔ)備了低頻資源。

我國(guó)目前規(guī)劃并分配給運(yùn)營(yíng)商的1 GHz以下頻譜資源共72 MHz,包括中國(guó)電信825~835/870~880 MHz共2×10 MHz,中國(guó)移動(dòng)889~909/934~954 MHz共2× 20 MHz,中國(guó)聯(lián)通909~915/954~960 MHz共2×6 MHz,且目前頻段上不同程度承載著2G/3G/4G業(yè)務(wù),并計(jì)劃部署NB-IoT等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),預(yù)計(jì)3~5年內(nèi)難以完全清退用于5G eMBB網(wǎng)絡(luò)部署。為更好滿足未來(lái)5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,我國(guó)亟需1 GHz以下的低頻譜資源(如700 MHz),需要盡快推動(dòng)相關(guān)頻段的規(guī)劃。

頻譜資源是推動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)業(yè)進(jìn)程的關(guān)鍵因素。在尋找新的頻譜資源的過(guò)程中,移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)受到來(lái)自其他行業(yè)的巨大阻力。為實(shí)現(xiàn)國(guó)家“十三五”規(guī)劃信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo),保障我國(guó)在5G時(shí)代的引領(lǐng)地位,我國(guó)需要平衡IMT和衛(wèi)星、國(guó)防、科學(xué)研究、廣播等業(yè)務(wù)的發(fā)展,為5G未來(lái)發(fā)展提供資源保障。