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5G"暗战" 美国5G毫米波方案宣告破产,中国Sub-6G方案取不俗成绩

2020-05-16 12:33 • 稿源:5G站长

近日,伴随着美国联邦通信委员会(FCC)投票通过了一项计划,即美国政府用97亿美元买回卫星公司使用的 3.7GHz-4.2GHz 频谱,重新对电信公司拍卖,用于5G网络建设。这也标志着美国5G毫米波方案的破产,因为 3.7GHz-4.2GHz 频谱属于Sub-6G。

美国5G毫米波方案宣告破产

根据2017年12月发布的 V15.0.0版TS 38.104规范,5G NR的频率范围分别定义为不同的FR:FR1与FR2。第一种(FR1)的重心放在6GHz以下的电磁(EM)频谱上("低到中频段频谱",也称为"Sub-6"),主要在3GHz 和4 GHz频段。第二种FR2侧重于24~300GHz之间的频段("高频频谱"或"毫米波")。

Sub-6

美国C频段(3.7GHz-4.2GHz)的回收时间表基本等同于美国5G 中频段(Sub-6G中频段)移动网络的部署时间表,按照原计划,这些频段在2025年才能清理完成,但是目前FCC将这个时间提前到了2021年底。看来,在毫米波方案破产之后,美国也担心转回Sub-6G太晚,到时候连口汤都喝不上。

美国5G 中频段

之所以美国放弃毫米波方案,是因为受制于无线电波的物理特性,毫米波的短波长和窄光束特性让信号分辨率、传输安全性以及传输速度得以增强,但传输距离大大缩减。

因为毫米波网络需要遍布在基站覆盖的整个区域中并保持不间断的连接,这样就会产生很高的基础建设的成本。另外毫米波很容易被墙壁,树叶和人体本身等障碍物阻挡,这进一步加剧了这一挑战。

根据谷歌对于相同范围内、相同基站数量的5G覆盖测试显示,采用毫米波部署的5G网络,100Mbps速率的可以覆盖11.6%的人口,在1Gbps的速率下可以覆盖3.9%的人口;而采用Sub-6频段的5G网络,100Mbps速率的网络可以覆盖57.4%的人口,在1Gbps的速率下可以覆盖21.2%的人口。


谷歌测试结果对比,上为毫米波覆盖,下为Sub-6覆盖
谷歌测试结果对比,上为毫米波覆盖,下为Sub-6覆盖
谷歌测试结果对比,上为毫米波覆盖,下为Sub-6覆盖

可以看到,在Sub-6下运营的5G网络覆盖率是毫米波5倍以上。而且建设毫米波基站,需要大约在电线杆上1300万个,将花费4000亿美元,如此才能保证28GHz频段下以每秒100 Mbps速度达到72%的覆盖率、每秒1Gbps的速度达到大约55%的覆盖率。而Sub-6只需要在原有4G基站上加装5G基站即可,大大节省了部署成本。

在将毫米波作为一种更通用的无线网络解决方案部署之前,还需要投入大量的时间和研发成本来解决毫米波的传播特性问题。在Sub-6G方案已经在全球推行的情况下,美国再耗费精力去解决毫米波的缺陷,显然得不偿失。

早在2019年的时候,美国国防部就表示,毫米波方案不可能实现:

国防部需要尽早制定共享Sub-6 GHz频段的计划以塑造未来的5G生态系统,包括评估什么时候需要共享哪些带宽以及共享带宽的范围,以及共享将如何影响国防部系统。

国防部和联邦通信委员会必须考虑将5G频谱的战略从毫米波(mmWave)转向Sub-6 GHz。国防部和联邦通信委员会一直将28GHz和37 GHz带宽优先考虑作为5G开发的选项,但这种努力是错误的

,美国国防部发布的《5G生态系统: 对美国国防部的风险与机遇》中,更是表示美国将可能无缘将争夺5G时代的霸主,中国将重现美国在4G领域的辉煌:

中国计划部署第一个广泛使用的5G网络,其首批Sub-6网络服务将于2020年投入使用。先发优势可能会推动智能手机和电信设备供应商以及国内半导体和系统供应商的市场大幅增长。因此,中国的互联网公司将为其国内市场开发基于5G速度和低延迟性能的服务和应用程序。随着5G在全球以类似的频段部署,中国的智能手机和互联网应用及服务很可能占据主导地位,即便它们被美国市场排除在外。中国在5G领域的发展,将重现美国在4G领域的辉煌。

但是美国认输了,可坑苦连一批美国企业还有自己的盟友,高通公司目前已累计投入高达520亿美元用于包括5G、AI等在内的创新技术研发。其中相当一部分都投入在了毫米波建设之中。

而美国移动运营商 Verizon和AT&T在5G毫米波建设上更是,1800亿美元外债的AT&T已经在12个城市的部分地区建设毫米波5G,AT&T首席执行官还表示在三到五年的时间内,5G将成为固定宽带服务的"真正替代机会",尤其是AT&T持续在美国部署高频段毫米波频谱。

美国另一大移动运营商T-Mobile 就理智很多,首席执行官首席技术官 Neville Ray 表示:

5G 宣传所聚焦的毫米波技术不能兑现 5G 的承诺,因为它不能远距离传输,也不易穿过建筑物或者障碍物。

目前运营商 Verizon 和 AT&T 专注于为无线用户提供 5G 网络,但如果他们忽略了毫米波的这一重要特点,基于毫米波技术的 5G 部署将永远不会有实质性的规模。

目前日韩都投入了不少的资金在毫米波的建设之上,韩国甚至和美国AT&T和Verizon合作开发5G毫米波网络。

三星更是投入了大笔资金在毫米波的研发之上,,三星电子中国研究院张代君发表演讲宣称,坚持研究毫米波,是做的最正确的决定。

而如今美国放弃5G毫米波的建设,对于美国的盟友和美企而言,所有的资金投入都打了水漂。当然美国目前已经顾不上它们了,如果要重启Sub-6G的建设,美国在Sub-6G 3.5GHz左右频段上,卫星通信服务商、移动网络运营商、FCC和国家利益错综复杂,如果无法处理好这些关系,那么美国的5G建设将会被推入泥沼之中。

目前美国Sub-6G频段的分配

而主导全球5G发展所带来的好处,美国也已经说的很清楚了:

5G所带来一系列新技术,将会在从无人驾驶汽车到智能城市、从虚拟现实到作战网络等各领域重新建立公众及个人的业务标准。无线时代的历史变迁表明,该领域内先行者国家将获得数十亿美元的收益,同时还将创造大量就业岗位,并在技术创新方面处于领先地位。

同时先行者国家还会制定标准和规范,其他国家将不得不采用这些标准和规范。相反地,在以前的无线迭代转变中落后的国家因为不得不采用领先国家的标准、技术和架构,从而丧失了新一代无线技术的开发能力和市场潜力。

在这样的背景下,中国已经明确提出了要推动5G网络、工业互联网等加快发展。工信部也再次召开加快5G发展专题会,要求加快网络建设,丰富5G技术应用场景,发展基于5G的平台经济,带动5G终端设备等产业发展。

在这场5G大战上,美国动作频频,却坑惨了一波美企,还有自己的盟友,中国一心推行自己的Sub-6G方案却成为了最大的赢家。真是让人讽刺。

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