5G沒(méi)有“它”，就像蓋房子沒(méi)有土地一樣
作者：趙小飛
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導(dǎo) 讀
無(wú)線(xiàn)電頻率就像土地一樣，承載著移動(dòng)通信大廈的建設(shè)，每一代新的通信技術(shù)商用中首要面對(duì)的是可用無(wú)線(xiàn)電頻率稀缺的問(wèn)題，因此產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也伴隨著不斷地開(kāi)辟新頻譜和優(yōu)化存量頻譜的過(guò)程，當(dāng)前5G的發(fā)展更為突出。
一個(gè)城市人口不斷增加，要蓋更多房子，面臨的首要最大問(wèn)題是可供蓋房的土地有限，解決這個(gè)問(wèn)題無(wú)非是開(kāi)辟新的建筑用地和優(yōu)化存量建筑用地兩個(gè)方向。移動(dòng)通信的發(fā)展也是類(lèi)似，無(wú)線(xiàn)電頻率就像土地一樣，承載著移動(dòng)通信大廈的建設(shè)，每一代新的通信技術(shù)商用中首要面對(duì)的是可用無(wú)線(xiàn)電頻率稀缺的問(wèn)題，因此產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也伴隨著不斷地開(kāi)辟新頻譜和優(yōu)化存量頻譜的過(guò)程，當(dāng)前5G的發(fā)展更為突出。
本周，業(yè)界最大的事件當(dāng)屬在上海舉辦的世界移動(dòng)通信大會(huì)（MWC）了。因?yàn)橐咔樵颍?020年這一全球ICT產(chǎn)業(yè)影響力最大的盛會(huì)停辦，本次重新重裝亮相，也讓全球5G產(chǎn)業(yè)界過(guò)去一年多時(shí)間里壓箱底的成果獲得一個(gè)集中展示的舞臺(tái)，這其中也少不了5G建設(shè)無(wú)線(xiàn)電頻率使用的成果。當(dāng)然，成果所聚焦的仍然是開(kāi)辟新的“用地”和優(yōu)化存量“用地”。
開(kāi)辟新的“用地”，非毫米波莫屬
眾所周知，當(dāng)前我國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主力在中頻段，即中國(guó)移動(dòng)的2.6G+4.9Ghz，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通的3.5Ghz，今年中國(guó)廣電將在700MHz頻段上啟動(dòng)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，中低頻組網(wǎng)格局已經(jīng)形成。然而，即使無(wú)線(xiàn)電管理部門(mén)有再高明的輾轉(zhuǎn)騰挪手段，也無(wú)法改變中低頻段頻率數(shù)量有限的現(xiàn)狀，所以向著還未開(kāi)發(fā)、資源豐富的毫米波頻段進(jìn)軍是一條必走的路徑。正如一個(gè)城市老城區(qū)僅有有限的住房建筑面積，要蓋新的房子，城市管理者需要去開(kāi)發(fā)新城區(qū)的土地一樣。
雖然5G的頻譜效率相對(duì)4G已得到數(shù)倍提升，但要達(dá)到5G所設(shè)定的KPI，還是需要更多頻率資源才能實(shí)現(xiàn)，尤其是5G高速率、大帶寬、低時(shí)延的目標(biāo)。運(yùn)營(yíng)商在中頻段獲得的頻率帶寬有限，如中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通分別在3400-3500Mhz和3500-3600Mhz兩個(gè)頻段上擁有100MHz，雙方共建共享后通過(guò)頻率共享也只有200M帶寬；中國(guó)移動(dòng)在2515-2675Mhz頻段有 160M帶寬和 4800-4900Mhz頻段有100M帶寬，而且不是連續(xù)帶寬；中國(guó)廣電雖然擁有700MHz黃金頻段，但在這一頻段僅有60M帶寬的資源。
顯然，中低頻段帶寬資源的現(xiàn)狀無(wú)法滿(mǎn)足5G關(guān)鍵性能指標(biāo)要求。5G要達(dá)到數(shù)十Gbps峰值速率，100Mbps-1Gbps的體驗(yàn)速率，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，最低1毫秒的空口時(shí)延，這些KPI僅靠技術(shù)提升遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到，還需要占用更多頻率帶寬資源。正如一個(gè)城市人口處于高速增長(zhǎng)期，僅靠存量建筑用地上增加單位面積樓層遠(yuǎn)遠(yuǎn)解決不了人口對(duì)住房需求一樣，還是需要更多土地供應(yīng)。
早在2020年3月，工信部發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》中就提出了適時(shí)發(fā)布部分5G毫米波頻段頻率使用規(guī)劃，結(jié)合國(guó)家頻率規(guī)劃進(jìn)度安排，組織開(kāi)展毫米波設(shè)備和性能測(cè)試，為5G毫米波技術(shù)商用做好儲(chǔ)備。GSMA在其發(fā)布的《5G毫米波在中國(guó)的機(jī)遇》研究報(bào)告中提出建議：對(duì)于毫米波頻譜，中國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮為每個(gè)運(yùn)營(yíng)商分配約 1 GHz帶寬的連續(xù)頻譜，以此為數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的額外需求提供支持。
在毫米波的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)方面，GSMA預(yù)測(cè)到2034年，在中國(guó)使用毫米波頻段所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)受益將產(chǎn)生約1040億美元的效應(yīng)，這大約占亞太地區(qū)毫米波頻段預(yù)估貢獻(xiàn)值的一半。
2034年亞太各國(guó)5G毫米波經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)（單位：十億美元，來(lái)源：GSMA）
考慮到5G毫米波對(duì)中國(guó)GDP的預(yù)期貢獻(xiàn)，垂直行業(yè)領(lǐng)域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)是目前可見(jiàn)貢獻(xiàn)最大的行業(yè)，占貢獻(xiàn)總數(shù)的62％；其次是專(zhuān)業(yè)服務(wù)和金融服務(wù)，占12％；信息通信和貿(mào)易占10％?？紤]到中國(guó)在全球制造業(yè)中的重要性，制造業(yè)在中國(guó)GDP中的主導(dǎo)地位是可以預(yù)期的。隨著5G毫米波的使用不斷增長(zhǎng)，這種經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)加上5G毫米波的眾多潛在工業(yè)應(yīng)用，將為垂直行業(yè)對(duì)GDP的重大影響做出貢獻(xiàn)。
中國(guó)5G毫米波對(duì)垂直行業(yè)的經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)（來(lái)源：GSMA）
毫米波經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)明顯，而且在5G正式商用1年多，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用落地加速的背景下，業(yè)界對(duì)5G毫米波的商用呼聲越來(lái)越高。本次MWC上各方再次表達(dá)了這一觀點(diǎn)，包括毫米波效率提升、產(chǎn)業(yè)鏈已成熟等。
大型體育賽事既是新技術(shù)的秀場(chǎng)，更是閱兵場(chǎng)，2022年冬奧會(huì)或許是一個(gè)5G毫米波商用的較好契機(jī)。在冬奧會(huì)期間，觀眾、媒體轉(zhuǎn)播者、賽事組織和參與者等將會(huì)通過(guò)5G來(lái)體驗(yàn)“科技冬奧”。根據(jù)中國(guó)聯(lián)通透露的消息，目前已規(guī)劃了5G+8K廣播級(jí)視頻上下行傳輸、5G混合現(xiàn)實(shí)智慧雪場(chǎng)、5G自由視角賽事直播等，屆時(shí)高清視頻轉(zhuǎn)播和攝像、360度全景、AR/VR、場(chǎng)館AI視頻監(jiān)控等將落地，這些場(chǎng)景僅靠中低頻無(wú)法支撐，毫米波必須發(fā)揮作用。
對(duì)于5G來(lái)說(shuō)，開(kāi)辟新的“用地”，當(dāng)前主要是開(kāi)發(fā)毫米波并充分發(fā)揮其性能。
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優(yōu)化存量“用地”，頻譜池化迎來(lái)新進(jìn)展
過(guò)去幾年中，全球運(yùn)營(yíng)商在陸續(xù)推進(jìn)2G/3G減頻退網(wǎng)，騰推出頻譜資源給4G和物聯(lián)網(wǎng)使用，或者將部分4G頻段重耕用于5G，這是優(yōu)化存量“用地”的一個(gè)典型做法。例如，中國(guó)電信在2016年啟動(dòng)了800MHz頻率重耕，原來(lái)占用800MHz的CDMA退網(wǎng)，并于2017年在這一頻段建成一張4G網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上快速升級(jí)建成全球最大的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)；又如，中國(guó)移動(dòng)目前所擁有的2.6GHz頻段的5G資源，其中2575-2635MHz頻段為重耕中國(guó)移動(dòng)已有的4G頻段。
另外，技術(shù)進(jìn)步也是優(yōu)化存量“用地”的主要手段。比如，早在4G時(shí)代，頻譜共享技術(shù)就被提上日程，如在一些范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了3G/4G網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)頻譜的共享，5G時(shí)代更是將動(dòng)態(tài)頻譜共享（DSS）提到重要位置，5G網(wǎng)絡(luò)可以擴(kuò)大其頻譜使用范圍至部分4G低頻段，實(shí)現(xiàn)廣覆蓋，并有利于4G向5G平滑演進(jìn)。目前，全球已有運(yùn)營(yíng)商開(kāi)啟了4G/5G動(dòng)態(tài)頻譜共享的商用，例如沃達(dá)豐、瑞士電信等就利用動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)來(lái)建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)。
在本次MWC大會(huì)期間，另一個(gè)亮點(diǎn)是中國(guó)電信和華為聯(lián)合發(fā)布超級(jí)頻率聚變技術(shù)，該技術(shù)是通過(guò)頻譜池化，實(shí)現(xiàn)離散頻譜從簡(jiǎn)單聚合到融合一體的頻譜聚變新技術(shù)及頻譜間靈活調(diào)度，提升資源效率。如果說(shuō)毫米波是開(kāi)辟新的“用地”核心方向，超級(jí)頻率聚變技術(shù)就是優(yōu)化存量“用地”的最新成果，尤其是對(duì)現(xiàn)有存量的中低頻資源的優(yōu)化。
來(lái)源：中國(guó)電信
華為5G產(chǎn)品線(xiàn)總裁彭紅華在介紹超級(jí)頻率聚變技術(shù)時(shí)提出，利用離散頻譜需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行硬件和軟件解決方案的創(chuàng)新。硬件上，基站設(shè)備需要具備多頻段大帶寬能力，在軟件功能上，要?jiǎng)?chuàng)新極簡(jiǎn)控制信道、上行/下行頻譜池化統(tǒng)一調(diào)度功能, 提供更加極致的5G網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn), 支撐5G的長(zhǎng)期發(fā)展。
超級(jí)頻率聚變技術(shù)解決的是頻率的碎片化、離散化。中國(guó)電信5G共建共享工作組總經(jīng)理張新提到，除了運(yùn)營(yíng)商主流的5G頻段外，2021年將陸續(xù)有商用終端支持大于20M小區(qū)帶寬的1.8GHz、2.1GHz頻段的5G，另外在Sub 1GHz頻譜上，中國(guó)電信在800MHz和900MHz頻段上都只有11M帶寬?？梢钥闯?，這些資源分散在不同頻段，每個(gè)頻段頻譜資源帶寬都不大，若沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)，則會(huì)形成“食之無(wú)味、棄之可惜”的局面。超級(jí)頻率聚變技術(shù)將離散、碎片化的頻率聚合起來(lái)，形成類(lèi)似于連續(xù)大帶寬的頻段，確實(shí)能對(duì)5G組網(wǎng)提供實(shí)質(zhì)性的支持。
在筆者看來(lái)，頻譜重耕、頻譜共享、超級(jí)頻率聚變都是優(yōu)化存量頻譜資源的手段，但與之前的手段相比，超級(jí)頻率聚變顯然有變革性的提升。蓋房子的例子或許不是非常合適，但比較形象：
頻譜重耕類(lèi)似于將某一篇土地上的房子拆掉后重新規(guī)劃蓋新房，在一定程度上釋放出相對(duì)大的土地面積，可操作空間大一些；
頻譜共享或許可以用現(xiàn)成的成套房源重新組合分配來(lái)類(lèi)比，正如一些房產(chǎn)中介商在推進(jìn)房源供需撮合，或者公共房屋整體規(guī)劃優(yōu)化分配一樣；
超級(jí)頻率聚變則類(lèi)似面對(duì)存量建筑用地上還未使用的土地，這些未使用的部分非常分散和碎片化，且每一處面積非常小，比如一些小區(qū)的公共區(qū)域、閑置的通道、建房時(shí)留下的邊角位置等，這些地方往往每個(gè)只有數(shù)平米面積，要將其充分利用起來(lái)建成可供居住的住所，幾乎是不可能的任務(wù)。超級(jí)頻率聚變?cè)谝恍┣闆r下面對(duì)的就類(lèi)似于這些碎片化“用地”，當(dāng)然，住房是一個(gè)物理實(shí)體，從物理手段確實(shí)無(wú)法整合，而超級(jí)頻率聚變可以通過(guò)虛擬化技術(shù)，將這些分散的物理無(wú)線(xiàn)電頻率資源能夠整合為連續(xù)的頻段，從這個(gè)角度看，確實(shí)是一種變革性提升。
正如土地資源一樣，無(wú)線(xiàn)電頻率也是非可再生資源，移動(dòng)通信技術(shù)代際進(jìn)步，不斷要占用更多無(wú)線(xiàn)電頻率資源，同時(shí)也在不斷提升頻率利用效率，優(yōu)化存量頻率空間。不論5G發(fā)展速度多么迅速，無(wú)線(xiàn)電頻率始終是承載5G通信的基礎(chǔ)資源，期待更多頻率開(kāi)拓和優(yōu)化技術(shù)、商業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)生態(tài)成熟應(yīng)用。
中國(guó)5G垂直行業(yè)案例-GSMA-2021（78頁(yè)）
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