Почему диапазон 700 метров в радио и телевидении называют «золотым диапазоном»?

В Китае ни один частотный диапазон не привлекает столько внимания, как 700 МГц.

Это называется мобильная связь「золотая лента"Это породило бесчисленное множество тем в эпоху 4G.

Как так получилось, что 700М настолько хорош и функционален? У него такая отличная репутация и столько ожиданий?

В эпоху 5G Китайское радио и телевидение официально вышло на рынок с 700 миллионами абонентов, став четвертым мобильным оператором.

Этот новый игрок с мощным оружием в руках малоизвестен и следует той же тенденции, или же он — самобытный игрок, придерживающийся эксцентричного подхода?

В этом выпуске поговорим о 700 млн.

один,«Золотой диапазон частот» также имеет свои недостатки.

Более 130 лет назад, когда на экспериментальном стенде Герца замерцали электрические искры, человечество открыло дверь в мир электромагнитных волн. С тех пор это невидимое и неосязаемое таинственное вещество начало укрощаться человеком.

Электромагнитные волны распространяются в пространстве в виде синусоидальных волн. Здесь нам нужно ввести простую и волшебную формулу:

С=λf

CЭто скорость света. Скорость света — основная постоянная во Вселенной. Электромагнитные волны распространяются со скоростью света.

λЭто длина волны, то есть расстояние, на которое электромагнитные волны могут распространяться за один цикл.

fЭто частота, то есть количество длин волн, передаваемых в секунду. Единица измерения названа в честь герца. Например, 1 Гц означает, что электромагнитные волны распространяются на одну длину волны в секунду, а 1 000 000 Гц (также называемый 1 МГц или 1 мегагерц) означает, что электромагнитные волны распространяются на один миллион длин волн в секунду.

Поскольку скорость света постоянна, длина волны и частота обратно пропорциональны, то есть чем длиннее длина волны, тем ниже частота;И наоборот, чем короче длина волны, тем выше частота.

внизИзображение является наглядным примером 5G.Из двух частотных диапазонов FR1 охватывает диапазон от 410 МГц до 7125 МГц. Фактически, основной спектр, используемый 4G, находится в диапазоне от 700 МГц до 3500 МГц. 5G продолжает расширяться в сторону высокочастотных диапазонов и больших полос пропускания, унаследовав при этом спектр 4G.

Чем выше частота, тем больше доступная полоса пропускания спектра и тем выше пиковая скорость передачи данных. Это отвечает требованиям сверхвысокой скорости загрузки в сетях 5G, но недостатки более высоких частот игнорировать нельзя.

То есть, чем выше частота, тем короче длина волны и тем больше тенденция к прямолинейному распространению, тем больше потери при распространении в сложной среде и тем хуже возможности преломления и дифракции. Наше наиболее интуитивное ощущение по этому поводу — это плохая способность проникать сквозь стены.

Например, сигналы Wi-Fi и свет — это электромагнитные волны. Сигналы Wi-Fi используют частоты 2.4 ГГц и 5 ГГц. Мы также можем обсудить, может ли домашний роутер проникнуть сквозь одну или две стены. Частота видимого света очень высока, в сотни тысяч раз выше частоты Wi-Fi, поэтому он не только не может проникнуть сквозь стены, но даже сквозь бумагу.

Следовательно, при строительстве базовых станций, чем выше используемый частотный диапазон, тем меньше радиус покрытия базовой станции. Для достижения непрерывного покрытия базовые станции должны быть построены очень плотно. Другими словами, чем выше частотный диапазон, тем больше базовых станций необходимо построить, и, естественно, стоимость возрастет.

Кроме того, чем выше частота сигнала, тем сложнее обеспечить покрытие внутри помещений.

Как показано на рисунке выше, для того чтобы сигнал базовой станции достиг вашего дома, он должен пройти через пять основных препятствий: потери при распространении на открытом воздухе, дифракционные потери, потери при проникновении через деревья и дома, а также потери при распространении внутри помещений. Выжить могут только самые сильные сигналы.

700 МГц — это именно такая мощная частота.

Это наиболее широко используемый низкочастотный диапазон для мобильной связи (менее 1 ГГц, также называемый Sub1G), характеризующийся малыми потерями при распространении и очень высокой зоной покрытия.

К концу 2020 года компания China Mobile построила около 350 000 базовых станций 5G, обеспечив покрытие практически в большинстве городов окружного уровня. Однако для покрытия обширных уездов и пригородов требуется больше базовых станций.

В настоящее время China Mobile использует частотный диапазон 5G 2.6 ГГц, что немного выше, чем у 4G. В настоящее время у China Mobile в общей сложности 3.15 миллиона базовых станций 4G по всей стране. Чтобы достичь уровня покрытия 5G, можно представить себе количество новых базовых станций, которые необходимо построить.

Согласно сообщениям, при использовании частотного диапазона 700 Мбит/с для покрытия всей страны необходимо построить всего от 450 000 до 500 000 базовых станций. Планируется, что к 2021 году будет построено 400 000 базовых станций, что охватит более 90% деревень по всей стране.

Как видно, преимущество в покрытии диапазона частот 700 Мбит/с очень велико, поэтому он и называется так.«Золотая лента»причина.

Итак, это"золотоПолоса частотДействительно ли оно идеально?

Как говорится, успех так же плох, как и неудача. Недостатки и преимущества 700M неразрывно связаны между собой.

Поскольку частота 700 МГц низкая, а длина волны относительно большая, то при передаче или приеме сигналов требуемый размер антенного элемента также должен быть соответственно больше. Однако площадь антенны ограничена, и, естественно, она не может вместить слишком много генераторов.

В результате, ключевая технология 5G — массивная антенная решетка (Massive MIMO) — фактически не достигла отметки в 700 миллионов.

В настоящее время основными коммерчески используемыми продуктами 5G в диапазонах частот 2600 МГц и 3500 МГц являются вибраторы 192.64 днейПроводВ то время как для диапазона 700 Мбит/с можно использовать только предыдущую конфигурацию RRU плюс 4-портовую антенну.

Кроме того, мобильный телефон2600Mor3500MВ пределах частотного диапазонаОн поддерживает прием с использованием 4 антенн, но на частотах ниже 700 М — только с использованием 2 антенн.

Таким образом, с точки зрения емкости клеток,2600Mor3500Mполоса частотОн может поддерживать 16 потоков данных одновременно, в то время как 700M поддерживает только 4 потока данных одновременно. Для одного мобильного телефона используйте2600Mor3500Mполоса частотПри использовании скорости 700 Мбит/с можно одновременно принимать 4 потока данных, но при использовании той же скорости — только 2 потока.

Кроме того, доступная пропускная способность в 700 Мбит/с также выше, чем у сотен мегабит.3500Mполоса частотЗначительно меньшие размеры усугубляют проблему недостаточной мощности.

Иными словами, с точки зрения охвата, 700 миллионов — это«Золотая лента», но его емкость мала.

2. Диапазон частот и ширина полосы пропускания 700 МГц.

Поскольку диапазон 700 МГц очень активен, о каком именно участке 700 МГц идет речь на улицах? Возможно, это полоса пропускания 100 МГц от 700 МГц до 800 МГц?

Фактически, в эпоху 4G организация 3GPP определила ряд списков частотных диапазонов, включая 700 Мбит/с.

Как видно из приведенного выше изображения, серия 700M, определяемая стандартом 4G, делится на две подсерии: North American 700 и Asia-Pacific 700. Среди них модели B12, B13, B14 и B17 относятся к серии North American 700 и, как следует из названия, в основном используются в Северной Америке; модель B28 называется Asia-Pacific 700 и в основном используется в Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Фактически, благодаря большой полосе пропускания и хорошему покрытию, диапазон частот Asia Pacific 700 широко используется в эпоху 4G. Однако сфера применения не ограничивается Азиатско-Тихоокеанским регионом, если этот частотный диапазон доступен в определенной стране и поддерживается мобильными телефонами.

В эпоху 5G, Северная Америка (северная часть списка 700) слишком фрагментирована и включает только n12 и n14. Азиатско-Тихоокеанский регион (северная часть списка 700) (n28) по-прежнему пользуется большим спросом.

В эпоху 4G максимальная пропускная способность несущего канала составляла 20 Мбит/с, но для достижения сверхвысоких скоростей в 5G чем больше пропускная способность канала, тем лучше.

Итак, какой объем несущей полосы пропускания должен быть определен протоколом для n28? Во-первых, он не должен превышать максимальную дальность в 45 Мбит/с. Во-вторых, тот, кому это необходимо, должен высказать свое мнение и предложить это в 3GPP.

Поэтому Китайское радио и телевидение подняло руки и воскликнуло: «Этот частотный диапазон принадлежит исключительно моей семье, и я надеюсь использовать его для высокоскоростной сети 5G с поддержкой 30 Мбит/с!»И пропускная способность 40 Мбит/с просто необходима!

Причины для этого предложения были очень вескими, и 3GPP его приняла.

Поскольку этот модуль n28 работает в режиме FDD, для различения восходящего и нисходящего каналов необходимо использовать разные частоты. Другими словами, диапазон частот восходящего канала, используемый мобильными телефонами, и диапазон частот нисходящего канала, используемый базовыми станциями, различаются.

Различаются не только частотные диапазоны восходящего и нисходящего каналов, но и ширина полосы пропускания.

Базовая станция может использовать максимальную полосу пропускания 40 МГц, а мобильный телефон — только 30 МГц, причём диапазон 30 МГц фиксирован: 703-733 МГц или 718-748 МГц, на выбор.

Хотя Министерство промышленности и информационных технологий издало документ для диапазонов 703-743/758-798 МГц(вверх и внизВсе слои общества40М-пропускная способность)Она используется для 4G и 5G, но в настоящее время, похоже, радио и телевидение по-прежнему используют 30 Мбит/с для восходящего и нисходящего каналов связи.703-733МГцтенденция к снижению758-788МГц.

Из приведенного выше рисунка также виден секрет FDD: использование двух отдельных спектров для восходящего и нисходящего каналов. Поэтому для использования диапазонов радио- и телевизионных частот мы часто используем обозначение 2x30M, то есть полоса пропускания 30 Мбит/с для восходящего и нисходящего каналов, и в сумме используется 60 Мбит/с.

Следовательно, если нам нужно сравнить объем спектральных ресурсов между радио- и телевизионными каналами FDD 700M и каналами TDD 2600M или 3500M, то соотношение составляет 60:100, или 3:5.

Поскольку режим TDD позволяет свободно регулировать соотношение временных интервалов восходящего и нисходящего каналов, он хорошо поддерживает различные типы обслуживания, такие как преобладание нисходящего канала, преобладание восходящего канала и сбалансированное соотношение восходящего и нисходящего каналов.

Поскольку полоса пропускания спектра, используемая в восходящем и нисходящем каналах, симметрична, технология FDD больше подходит для услуг со сбалансированными восходящими и нисходящими каналами.

На практике преимущества обоих подходов можно объединить.2600М или3500MОператор связи в основном ориентируется на пропускную способность нисходящего канала. Хотя пропускная способность 700 Мбит/с увеличивается за счет расширения нисходящего канала, он также уделяет внимание покрытию восходящего канала.

это«Высоко- и низкочастотные сети».

3. 700 млн. «совместное строительство и совместное использование»

В настоящее время, помимо 700 МГц, радио и телевидение также используют полосу пропускания 60 МГц в сети 4.9 ГГц. Эти две полосы частот — одна низкочастотная и одна высокочастотная, одна для FDD и одна для TDD. Покрытие и пропускная способность, учитывая как восходящий, так и нисходящий каналы, — разве это не прекрасно?

В то время компании China Unicom и China Telecom решили совместно строить и использовать сеть 5G, поэтому они располагали диапазоном 200 Мбит/с на частоте 3.5 ГГц.Благодаря широкой полосе пропускания в 45 Мбит/с на частоте 2.1 ГГц, которая также охватывает высокие и низкие частоты, комбинация FDD и TDD обеспечивает не только широкий частотный диапазон, но и хорошее покрытие.

Сейчас China Mobile немного в панике. У них полоса пропускания 160 Мбит/с на частоте 2.6 ГГц, что меньше, чем у China Telecom и China Unicom на частоте 3.5 ГГц. Хотя на частоте 4.9 ГГц по-прежнему есть 100 Мбит/с, высокочастотный диапазон имеет слабое покрытие и не может конкурировать с China Telecom и China Unicom.

Было бы здорово, если бы мы могли одолжить 700-метровый радиоприемник у отдела радио и телевидения! Как только две семьи поговорили, они сразу нашли общий язык и решили вместе строить и использовать его.

В этом радио и телевидении используется "золотой частотный диапазон" 700 МГц.«В сочетании с частотой 4.9 ГГц недостатка в частотных диапазонах нет. Зачем нам совместно строить и использовать 5G с China Mobile?»

На самом деле, даже обладая большими возможностями, создать радио- и телекомпанию с нуля довольно сложно: всё начинается с нуля, опыта мало; после создания беспроводной сети необходимо построить канал связи, что дорого; компания небольшая и имеет слабую движущую силу в производственной цепочке; на создание сети тратятся большие деньги, и трудно сказать, сможет ли доход покрыть операционные расходы.

Но при поддержке лидера отрасли, компании China Mobile, все будет просто:

1. Совместное использование поверхности небаМодель 700M напрямую интегрирована с моделью China Mobile 900M, используя общие антенны и вышки, что обеспечивает низкую стоимость.

2. Совместное использование трансферовСеть операторов связи China Mobile очень развита. Если удастся её заимствовать, это не только снизит затраты, но и позволит быстро развернуть 700-миллионный 5G.

3. Совместное использование мощностейРадио и телевидение используют общую полосу частот в 700 Мбит/с, что не только улучшает покрытие сети для China Mobile, но и позволяет воспользоваться преимуществом China Mobile в пропускной способности диапазона 2.6 ГГц, обеспечивая каждому каналу необходимые ресурсы и дополняя друг друга.

4. Снизить затратыСовместное строительство сети мощностью 700 миллионов кВтч с соотношением инвестиций 1:1 может снизить финансовую нагрузку на радио и телевидение и обеспечить недорогое и быстрое развертывание сетей 5G.

5. Промышленная тягаБудучи крупнейшим в мире оператором, China Mobile может быстро развить 700-миллионный бизнес-процесс и воспользоваться открывающимися возможностями для развития 5G.

Кроме того, China Mobile и Диапазон частот 4.9 ГГц, используемый в радио и телевидении, также близок друг к другу, и их можно использовать совместно. Это действительно идеальное сочетание.

4. Каковы преимущества внедрения технологии 5G в радио и телевидении?

Три крупнейших китайских традиционных оператора работают в этой сфере много лет и имеют большое количество пользователей. Китайская радио- и телерадиовещательная компания, как новый игрок в эпоху 5G, очевидно, не сможет конкурировать со своими предшественниками, если будет предоставлять только однородные услуги.

Итак, как радио и телевидение могут обеспечить дифференцированный сервис?Естественно, это моя профессия:радио и телевидение.

Фактически, еще в эпоху 3G организация 3GPP поддерживала службу мультимедийного широковещательного и многоадресного вещания (MBMS), которая может выполнять функции, аналогичные мобильному телевидению. Однако из-за сложности сети и необходимости управления контентом она не получила дальнейшего развития.

В эпоху 4G оригинальная система MBMS была модернизирована до eMBMS (улучшенной).мультимедиателослужба широковещательной многоадресной рассылки), однако оно до сих пор не получило развития.

В эпоху 5G в стандарт R17 протокола 3GPP будет внедрена новая услуга широковещательной многоадресной рассылки (NRMB). Это цель развития бизнеса в сфере радио и телевидения.

Радио и телевидение не только располагают высококачественным спектром в 700 Мбит/с, обеспечивающим широкое покрытие 5G, но и богатыми радио- и телевизионными ресурсами. Это уникальное преимущество.

Поскольку служба вещания не требует взаимодействия, она имеет только нисходящий канал связи и не нуждается в восходящем канале.Таким образом, нет необходимости в аутентификации мобильного телефона. Если мобильный телефон поддерживает эту функцию, он может принимать видеосигналы. Его можно без проблем использовать на телевизорах, в автомобилях и носимых устройствах.

Более того, базовой станции для передачи требуется всего один канал, и количество пользователей, которые могут одновременно принимать сигнал, не ограничено. Это не только значительно экономит сетевые ресурсы, но и позволяет осуществлять однократную передачу и взимать плату с нескольких пользователей.

Недавно Цзэн Цинцзюнь, заместитель генерального директора Китайской радио- и телекомпании, заявил: «Государственная электросетевая компания обязуется обеспечить возможность просмотра радио и телевидения на каждом мобильном телефоне во время предстоящих зимних Олимпийских игр 2022 года без перегрузки сети или недостаточного трафика данных!»

Всё это выглядит просто замечательно, давайте подождем и посмотрим!