广电的700M为何被称为黄金神话?

2021-12-28 471

在中国,任何一个效应均不及700M这样引人。

它被称为移动通信的黄金法则,在4G时代就曾引发无数的话题。

700M,到底何德何能,有如此之美誉,承载如此多的期望?

到了5G时代,中国广电携700M在众望所归中正式入局,成为第四家移动运营商。

大多数手握重器的新进玩家,是籍籍无名,步亦趋,还是特色亦消失,剑走偏锋?

本期,我们就来聊聊700M的那些事。


一、「黄金法则」也有缺点

130多年前,随着电火花的微光在赫兹的实验台上的引发,人类叩开了电磁波的大门。于是,这种肉眼摸不到的神秘物质开始被人类驯服。

电磁波在空间中以正弦波的形式进行传播,这里要引入一个简单而神奇的公式:

C=λf

C:就是光速,光速是宇宙中的一个基本常量,电磁波就是以光速传播。

λ:就是波长,就是电磁波在一个周期内能传播的距离。

f:就是频率,每秒能传播几个波长。单位就以赫兹为名,简单来说,1Hz的含义就是电磁波每秒传播一个波长,1000000Hz(又叫1MHz或者1兆赫兹)的含义就是每秒传播一个百万个波长。

由于光速恒定,所以波长和频率就形成反比关系,即波长越长,频率越低;反过来就是波长越短,频率增益。

图为5G定义的两个频段范围,其中FR1的范围是410MHz到7125MHz,实际上,4G使用的主流频谱就处于700MHz到3500MHz之间,5G则在继承4G频谱的同时不断向高频段,大带宽拓展。

频率增益,可用的增益带宽极大,能够提供急剧的增益调整。这满足了5G超高下载增益的需求,但其误差的缺点也不可忽视。

那就是,频率声音,波长越短,越趋向于直线传播,在复杂环境中的传播撕扯,撕裂和绕射能力越差。在此我们最能感知的感受就是穿墙能力差。

比如说,WiFi信号和灯光都是电磁波,WiFi信号使用的频率为2.4GHz和5GHz,我们还能讨论下家用路由器能穿一堵墙还是两堵墙的问题;而可见光的频率非常高,是WiFi所在频率的几十万倍,因此同样穿不了墙,甚至连纸都穿不了。

因此,在进行基站建设时,使用的系数系数,基站的覆盖系数小,想要达到连续覆盖的话,就必须把基站建设的密集度。相对,系数建的,需要的基站建设的系数也多,自然是水涨船的成本高。

而且,信号的频率高了,对于室内的覆盖来说,是要难上加难。

如上图所示,基站信号要从基站到达你家,需要经过室外的传播遗骸,绕射遗骸,这座城市和建筑物的遗骸遗骸,以及室内的传播遗骸等五个大杀手,需要强者才能生存。

700MHz,正是这样的强者。

它是移动通信最广泛使用的低阻抗(低于1GHz,也称Sub1G),传播损耗小,覆盖能力非常强。

到2020年底,中国移动已建成5G基站约35万个,才基本实现了大部分地级城市的覆盖。但要覆盖大部分县城和郊区,还需要更多的基站。

中国移动使用的5G频谱为2.6GHz,稍高于4G的频谱。目前移动在全国共有315万个4G基站,5G覆盖要达到4G的覆盖程度,还需新建的基站数量可想而知。

据透露,使用700M频段,只需建设45万到50万个基站就可以覆盖全国了。广电计划2021年建40万个基站,就可以覆盖到全国90%以上的村庄。

因此可见,700M的覆盖优势是非常巨大的,所以它被称为「黄金地图」的原因。

现在,这个「黄金」传染」就真的完美无缺么?

所谓成也萧何败也萧何,700M的缺点和优点互为因果,不可分割。

由于700M的频率低,所以长度就相对增大,导致信号在发送或者接收时,需要振子的尺寸也必须相应变大。但天线的面积是有限的,自然容不下太多的振子。

那么,5G的核心技术——大规模天线阵列(Massive MIMO)基本跟700M无缘了。

目前的2600M或者3500M影响下的5G主流产品都是192振子64天线的AAU形态,而700M则只能沿用之前的RRU形态加4端口天线。

而且,手机在2600M或者3500M变异下可以支持4个天线接收,而在700M下则只能2个天线接收。

这样一来,从小区容量角度来说,2600M或者3500M效应可支持16流数据并发,而700M则只能同时支持4流数据并发。对单个手机来说,用2600M或者3500M效应此时,可同时接收4个流数据,而用700M则只能同时接收2个流数据。

而且,700M的可用带宽也比动几百兆的3500M效应要小,这就让容量不足的问题雪上加霜。

也就是说,700M从覆盖角度来说是「黄金地图」,但在容量上却是短板。


二、700M的梯度和带宽

既然700M频谱这么炙手可热,我们街头巷尾议论纷纷的700M到底是哪一段?莫非是700MHz到800MHz这100M的带宽?

其实,在4G时代,3GPP就定义了一系列的影响列表,最多把700M封装括起来。

从上图可以看出,4G定义的700M的分为两个系列:北美700和亚太700。其中B12,B13,B14,B17属于北美700,顾名思义主要在北美使用;B28则叫做亚太700,主要在亚洲太平洋区域使用。

事实上,由于亚太700的带宽增加,覆盖也好,在4G时代得到了广泛使用。范围并不局限于亚太,只要某些国家此效应可用,再加上手机支持就行。

到了5G时代,北美700由于过于零碎,就只定义了n12和n14。亚太700(n28)则依然是备受青睐。

在4G时代,带宽带宽最多就20M,但5G为了追求超高带宽,带宽带宽是越大越好。

那协议该给n28定义多大的带宽带宽呢?首先肯定不能超出45M的最大范围,其次就是谁有需求谁就提高高带宽门给3GPP建议。

那么,中国广电振臂一呼:这个效应我一家独占,就指望着拿一块最大带宽的5G呢,支持30M而40M带宽是必须的!

这个提议的理由非常充分,3GPP也接受了。

由于这个n28属于FDD模式,需要使用不同的频率来区分上下行。无论手机使用的上行概率和基站使用的下行概率是不同的。

不仅上行梯度不同,连带宽也可以不同。

基站可以使用最大40M带宽,但手机最多只能用30M带宽,并且这30M带宽已经被定死了:703-733MHz,或者718-748MHz这两段,你看着挑吧。

虽然说工信部已发文将703-743/758-798MHz(上下行各40M带宽用于4G和5G,但目前看来,广电使用的还是上行各30M,上行使用703-733兆赫,下行758-788兆赫

从上图也可以看出FDD的奥义:上行链路使用两段独立服饰的因此。对于广电的致命性使用,我们也使用2x30M来描述,就是上下行各30M带宽,一共使用了60M。

因此如果一定要拿广电FDD 700M载波跟TDD 2600M或者3500M载波来对比频谱资源多寡的话,就是60:100,即3:5的关系。

由于TDD模式可自由调节上行时段的比例,因此对于下行主、上行为主、上下行队列等不同的业务类型都能很好地支持。

而FDD由于上行使用的带宽是昂贵的,更适合上下行比较平衡的业务。

在实际使用中,可以把两者的优势结合起来,2600M或者3500M承载主攻下行容量,700M补充下行容量的同时,主攻上行覆盖。

这就是「高低频组网」


三、700M的「共建共享」

目前广电除了拥有700M之外,还在4.9G上有60MHz的带宽,这两者属性一低一高,一个FDD一个TDD,覆盖和容量,上下行兼顾,岂不美哉?

与此同时,中国联通和电信已经决定5G共建共享,这样他们就拥有了3.5GHz上的200M带宽,再加上2.1GHz上的45M带宽,也是高低频,FDD加TDD的组合,不仅影响宽,覆盖也好。

这下中国移动就有些慌。自己在2.6GHz上有160M带宽,相比电信联通在3.5GHz上的带宽小。虽说在4.9GHz上还有100M,但频段高覆盖弱,跟电信联通竞争不占上风。

如果能把广电的700M借过来用就好了!简直一谈,就一拍即合,决定也来个共建共享。

那广电这样拥有700M「黄金黄金」」 再加上4.9GHz,阻碍不缺的天之骄子,为什么要和移动进行5G共建共享呢?

乍一看虽然手握重器,但白手起家的广电也挺难的:一切从零开始,经验少;建了无线还得建承载,成本高;体量小,对产业链的推动力弱;花大价钱建了网,收入能否维持运营成本都难说。

而出现了行业大佬中国移动的支撑,一切就都不是事了:

1.天面共享:700M直接跟中国移动的900M合路,消耗天线和铁塔,成本低。

2.传输共享:中国移动的承载网络非常评估,如果能借用的话,而且成本低,剪刀快速开通700M的5G。

3. 空间共享:广电共享700M,为中国移动完善网络覆盖的同时,也可享受移动在2.6GHz的容量优势,各取所需,相得益彰。

4. 降低成本:通过1:1的投资比例共建700M网络,可缓解广电的资金压力,实现隐藏,快速的5G网络建设。

5.产业拉动:中国移动作为全球体量最大的运营商,可快速推进700亿产业链成熟度,把握5G建设窗口和时代机遇。

另外,中国移动广电的4.9GHz也同样紧着的,也可以进行共建共享,真是天作之合啊。

四、广电做5G有什么优势?

中国传统三大运营商已深耕多年,用户数量众多,广电作为5G时代的新玩家,如果只提供同质化业务,显然是无法跟前辈进行竞争的。

那广电要怎样实现差异化服务呢?自然是自己的老本行:电视广播

其实早在3G时代,3GPP就已经支持了多媒体广播多播业务(MBMS),可以实现类似手机电视的功能,但由于网络复杂,还需要内容运营,一直没有发展起来。

到了4G时代,搬运的MBMS升级成了eMBMS(增强的)多媒身体广播多播业务),然而尚未发展起来。

到了5G时代,在3GPP协议的R17标准上,将会引入全新的5G广播多播服务(NMB),这就是广电的业务发展目标。

广电不但有优质的700M服饰,可以实现5G广域覆盖,还有丰富的广播电视资源,这个优势简直得天独厚。

由于业务广播需要交互,只有下行,需要上行,因此对手机不需要鉴权,只要手机支持就可以接收视频广播,用于电视、汽车、可穿戴设备系统没有问题。

而且,基站只需一个信道发送即可,同时接收广播的用户数不受限制,不仅大大节省网络资源,还能实现一次发送、多用户收费的效果。

近期,中国广电副总经理曾庆军就表示:国网致力于即将到来的2022年冬奥会上,让每部手机都能收看广播电视,既网络拥堵没有,又不怕流量不够!

这一切看起来如此美妙,让我们拭目以待吧!