文 / 無線深海

在中國,任何一個頻段都不及700M這樣引人矚目。

它被稱作移動通信的「黃金頻段」,在4G時代就曾引爆過無數的話題。

700M,到底何德何能,有如此之美譽,承載如此多的期望?

到了5G時代,中國廣電攜700M在衆望所歸中正式入局,成爲了第四家移動運營商。

這位手握重器的新晉玩家,是籍籍無名,亦步亦趨,還是特色鮮明,劍走偏鋒?

本期,我們就來聊聊700M的那些事兒。

一、「黃金頻段」也有缺點

130多年前,隨着電火花的微光在赫茲的實驗臺上的閃爍,人類叩開了電磁波的大門。從此,這種看不見摸不着的神祕物質開始被人類馴服。

電磁波在空間中以正弦波的形式進行傳播,這裏要引入一個簡單而神奇的公式:

C=λf

C:就是光速,光速是宇宙中的一個基本常量,電磁波正是以光速傳播。

λ:就是波長,就是電磁波在一個週期內能傳播的距離。

f:就是頻率,也就是每秒能傳播幾個波長。單位就以赫茲爲名,舉例來說,1Hz的含義就是電磁波每秒傳播一個波長,1000000Hz(又叫1MHz或者1兆Hz)的含義就是每秒傳播一百萬個波長。

由於光速恆定,所以波長和頻率就是成反比關係,即波長越長,頻率越低;反過來就是波長越短,頻率越高。

下圖是5G定義的兩個頻段範圍,其中FR1的範圍是410MHz到7125MHz,實際上,4G使用的主流頻譜就處於700MHz到3500MHz之間,5G則在繼承4G頻譜的同時不斷向高頻段,大帶寬拓展。

頻率越高,可用的頻譜帶寬也就越大,能提供的峯值速率也就越高。這滿足了5G超高下載速率的需求,但較高的頻段的缺點也不可忽視。

那就是,頻率越高,波長越短,越趨向於直線傳播,在複雜環境中的傳播損耗越大,折射和繞射能力越差。我們對此最直觀的感受就是穿牆能力差。

舉例來說,WiFi信號和燈光都是電磁波,WiFi信號使用的頻率爲2.4GHz和5GHz,我們還能討論下家用路由器能穿一堵牆還是兩堵牆的問題;而可見光的頻率非常高,是WiFi所在頻率的十幾萬倍,因此不但穿不了牆,甚至連紙都穿不了。

因此,在進行基站建設時,使用的頻段越高,基站的覆蓋半徑就越小,想要達到連續覆蓋的話,就必須把基站建得很密集。也就是說,頻段越高,需要建的基站也就越多,成本自然是水漲船高。

並且,信號的頻率高了,對於室內的覆蓋,是要難上加難。

如上圖所示,基站信號要從基站到達你家,需要經過室外傳播損耗,繞射損耗,樹木和房屋的穿透損耗,以及室內的傳播損耗等五大殺手,需要強者才能生存。

700MHz,正是這樣的強者。

它是移動通信最廣泛使用的低頻段(小於1GHz,也稱Sub1G),傳播損耗小,覆蓋能力非常強大。

到2020年底,中國移動已建成5G基站約35萬個,才基本實現了大部分地級市的覆蓋。但要覆蓋廣大縣城和郊區,還需要更多的基站。

中國移動使用的5G頻譜爲2.6GHz,稍高於4G的頻譜。目前移動在全國共有315萬個4G基站,5G覆蓋要達到4G的覆蓋程度,還需新建的基站數量可想而知。

據透露,使用700M頻段,只需建設45萬到50萬個基站就可以覆蓋全國了。廣電計劃2021年建40萬個基站,就可以覆蓋到全國90%以上的村莊。

由此可見,700M頻段的覆蓋優勢是非常巨大的,這樣正是它被稱作「黃金頻段」的原因。

那麼,這個「黃金頻段」就真的完美無缺麼?

所謂成也蕭何敗也蕭何,700M的缺點和優點互爲因果,不可分割。

由於700M的頻率低,所以波長就相對較大,導致信號在發送或者接收時,需要的天線振子的尺寸也必須相應變大。但天線的面積是有限的,自然容不下太多的振子。

於是,5G的核心技術——大規模天線陣列(Massive MIMO)也就基本跟700M無緣了。

目前商用的2600M或者3500M頻段下的5G主流產品都是192振子64天線的AAU形態,而700M則只能沿用之前的RRU形態加4端口天線。

並且,手機在2600M或者3500M頻段下可以支持4天線接收,而在700M下則只能2天線接收。

這樣一來,從小區容量角度來說,2600M或者3500M頻段可支持16流數據併發,而700M則只能同時支持4流數據併發。對單個手機來說,用2600M或者3500M頻段時,可同時接收4流數據,而用700M則只能同時接收2流數據。

並且,700M的可用帶寬也比動輒數百兆的3500M頻段要小得多,這就讓容量不足的問題雪上加霜。

也就是說,700M從覆蓋角度來說是「黃金頻段」,但在容量上卻是短板。

二、700M的頻段和帶寬

既然700M頻譜這麼炙手可熱,我們街頭巷尾議論紛紛的700M到底是哪一段?莫非是700MHz到800MHz這100M的帶寬?

其實,在4G時代,3GPP就定義了一系列的頻段列表,早已把700M囊括在內。

從上圖可以看出,4G定義的700M的分爲兩個系列:北美700和亞太700。其中B12,B13,B14,B17屬於北美700,顧名思義主要在北美使用;B28則叫做亞太700,主要在亞洲太平洋區域使用。

實際上,由於亞太700的帶寬較大,覆蓋也好,在4G時代得到了廣泛使用。範圍並不侷限於亞太,只要某個國家此頻段可用,再加上手機支持就行。

到了5G時代,北美700由於過於零碎,就只定義了n12和n14。亞太700(n28)則依然是備受青睞。

在4G時代,載波帶寬最多就20M,但5G爲了追求超高速率,信道帶寬是越大越好。

那協議到底該給n28定義多大載波帶寬呢?首先肯定不能超出45M的最大範圍,其次就是誰有需求誰就抬高嗓門給3GPP提議。

於是,中國廣電振臂一呼:這個頻段我一家獨佔,就指望着拿來做大帶寬的5G呢,支持30M和40M帶寬是必須的!

這個提議的理由非常充分,3GPP也就接受了。

由於這個n28屬於FDD模式,需要使用不同頻率來區分上下行。也就是說手機使用的上行頻段和基站使用的下行頻段是不同的。

不但上下行頻段不同,連帶寬也可以不同。

基站可以使用最大40M帶寬,但手機最多隻能用30M帶寬,並且這30M帶寬已經被定死了:703-733MHz,或者718-748MHz這兩段,你看着挑吧。

雖說工信部已發文將703-743/758-798MHz(上下行各40M帶寬)用於4G和5G,但目前看來,廣電使用的還是上下行各30M,上行使用703-733MHz,下行則是758-788MHz。

從上圖也可以看出FDD的奧義:上下行使用兩段分離的頻譜。因此對於廣電的頻段使用,我們也經常使用2x30M來描述,就是上下行各30M帶寬,總共使用了60M。

因此如果一定要拿廣電FDD 700M載波跟TDD 2600M或者3500M載波來對比頻譜資源多寡的話,就是60:100,即3:5的關係。

由於TDD模式可自由調節上下行時隙的比例,因此對於下行爲主,上行爲主,上下行均衡等不同的業務類型都能很好地支持。

而FDD由於上下行使用的頻譜帶寬是對稱的,更適合於上下行比較平衡的業務。

在實際使用中,可以把兩者的優勢結合起來,2600M或者3500M載波主攻下行容量,700M補充下行容量的同時,主攻上行覆蓋。

這就是「高低頻組網」。

三、700M的「共建共享」

目前廣電除了擁有700M之外,還在4.9G上有60MHz的帶寬,這倆頻段一低一高,一個FDD一個TDD,覆蓋和容量,上下行兼顧,豈不美哉?

彼時,中國聯通和電信已經決定5G共建共享,這樣一來他們就擁有了3.5GHz上的200M帶寬,再加上2.1GHz上的45M帶寬,也是高低頻,FDD加TDD的組合,不但頻段寬,覆蓋也好。

這下中國移動就有些慌。自己在2.6GHz上有160M帶寬,相比電信聯通在3.5GHz上的帶寬小。雖說在4.9GHz上還有100M,但頻段高覆蓋弱,跟電信聯通競爭不佔上風。

如果能把廣電的700M借過來用就好了!兩家一談,就一拍即合,決定也來個共建共享。

那廣電這樣擁有700M「黃金頻段」再加4.9GHz,頻段不缺的天之驕子,爲什麼要和移動進行5G共建共享呢?

其實想想雖手握重器但白手起家的廣電也挺難的:一切從零開始,經驗少;建了無線還得建承載,成本高;體量小,對產業鏈的推動力弱;花大價錢建了網,收入能否維持運營成本都難說。

而有了行業大佬中國移動的扶持,一切就都不是事了:

1. 天面共享:700M直接跟中國移動的900M合路,共用天線和鐵塔,成本低。

2. 傳輸共享:中國移動的承載網絡非常完備,如果能借用的話,不但成本低,還可快速開通700M的5G。

3. 容量共享:廣電共享700M,爲中國移動完善網絡覆蓋的同時,也可享受移動在2.6GHz的容量優勢,各取所需,相得益彰。

4. 降低成本:通過1:1的投資比例共建700M網絡,可緩解廣電的資金壓力,實現低成本,快速的5G網絡建設。

5. 產業拉動:中國移動作爲全球體量最大的運營商,可快速推進700M產業鏈成熟,把握5G建設窗口和時代機遇。

此外,中國移動和廣電的4.9GHz頻段也是緊挨着的,也可以進行共建共享,真是天作之合啊。

四、廣電做5G有什麼優勢?

中國傳統的三大運營商已深耕多年,用戶數衆多,廣電作爲一個5G時代的新玩家,如果只提供同質化業務,顯然是沒法跟前輩進行競爭的。

那廣電要怎樣實現差異化服務呢?自然是自己的老本行:廣播電視

其實早在3G時代,3GPP就已經支持了多媒體廣播多播業務(MBMS),可實現類似手機電視的功能,但是由於網絡複雜,還需要內容經營,一直沒有發展起來。

到了4G時代,原先的MBMS升級成了eMBMS(增強的多媒體廣播多播業務),然而依舊沒有發展起來。

到了5G時代,在3GPP協議的R17標準上,將會引入全新的5G廣播多播服務(NRMB),這正是廣電的業務發展目標。

廣電不但有優質的700M頻譜,可以實現5G廣域覆蓋,還有豐富的廣播電視資源,這優勢簡直是得天獨厚。

由於廣播業務不需要交互,只有下行,不需要上行,因而也就對手機不需要鑑權,只要手機支持就可以接收視頻廣播,用於電視,汽車,可穿戴設備統統沒有問題。

並且,基站只需一個信道發送即可,同時接收廣播的用戶數不受限制,不但大大節省網絡資源,還能實現一次發送,多用戶收費的效果。

近期,中國廣電副總經理曾慶軍就表示:國網致力於在即將到來的2022年冬奧會上,讓每部手機都能收看廣播電視,既沒有網絡擁堵,又不怕流量不夠!

這一切看起來如此美妙,讓我們拭目以待吧!

本文爲***作者原創,未經授權不得轉載

相關文章