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兩年僅建 91個基站5G毫米波為什么這么難?

發稿時間: 2021-06-17 10:07 來源:人民郵電報 作者:忠驛 2021-06-17

如果把sub 6GHz 5G網絡比喻為在一座老城里擴建一條單車道公路,那么毫米波5G就相當于在一座新城里新修一條四至八車道公路。

相比sub 6GHz,毫米波不但具有帶寬大、容量高、時延低優勢,而且由于其處于超高頻段,對于移動產業而言就像是一塊未開墾的處女地,一塊未被污染的凈土,可以不用擔心無線干擾而自由自在地使用。

毫米波一度被認為是5G時代最具價值潛力的頻譜資源。但目前來看,在全球sub 6GHz 5G快速發展的同時,毫米波5G發展卻相當緩慢,甚至陷入了“左右為難”的尷尬境地。

毫米波進展緩慢

對于毫米波5G的發展窘境,韓國作為全球5G急先鋒應該是最典型的例子。韓國早在2018年就拍賣了3.5GHz和28GHz 5G頻段,韓國三大運營商在拍得5G頻段后,向韓國監管層提交了3~5年的5G基站建設計劃,其中,承諾3年內(到2021年底)將新建45215個28GHz毫米波5G基站。

然而,盡管韓國3.5GHz 5G網絡建設如火如荼,但28GHz 5G建設非常緩慢,截至2021年3月,韓國三大運營商總計建成了僅91個28GHz 5G基站,與原計劃相差甚遠。

韓國監管層三番五次呼吁運營商加快毫米波5G建設,甚至警告如果在2021年底之前無法完成既定目標將收回28GHz頻段。但韓國運營商的回應也只是攤攤雙手表示無奈。運營商們表示,毫米波服務模式不明確,技術和設備成熟度不高,且覆蓋能力僅為3.5GHz的10%~15%,需要部署非常密集的基站,網絡投資成本相比3.5GHz呈指數級增長,不適合用來建設全國性的網絡,只能用于熱點區域和5G專網部署。

韓國運營商還表示,對于28GHz 5G建設,韓國完全沒有必要與美國爭第一,因為美國光纖寬帶普及率較低,他們寄希望于采用5G毫米波固定無線來替代光纖入戶,而韓國光纖寬帶普及率高,毫米波頻段將主要用于移動業務和企業專網,但對于面向消費者大眾的移動業務,需要部署大量的基站,網絡部署成本太高,對于垂直行業的2B專網,目前商業模式還不成熟。

“既然毫米波5G網絡部署成本太高,運營商不愿意投資,那就讓三家運營商共建共享吧?!贬槍撩撞?G部署進度緩慢,韓國業界提出了這樣的建議。

但問題又來了,一方面,如果三家運營商共建共享毫米波5G公網,由于毫米波無線覆蓋范圍太小,終端從一家運營商的網絡區域移動到另一家運營商的區域時,容易發生通信中斷的問題;另一方面,對于5G專網,是未來運營商在2B領域的競爭焦點,運營商之間很難達成共建共享合作。

韓國并非個例,美國早在2019年就商用了5G毫米波,根據市場調研公司OpenSignal 最新測試數據,目前其5G毫米波網絡的可用率不到1%。據統計,截至2021年1月,全球僅有8家運營商提供了5G毫米波服務。這些數據表明了全球5G毫米波發展進度之緩慢。

具有先天不足的缺陷

5G毫米波到底怎么了?為什么發展如此緩慢?目前看來,其存在多個先天不足的缺陷。

覆蓋能力差

毫米波的優勢是帶寬大、容量高,但由于其頻率高,波長短,自由空間傳播損耗、穿透損耗和繞射損耗大,導致單小區覆蓋范圍很小。實測顯示,即使終端處于視距(LoS)環境,毫米波小區的覆蓋范圍不過100米左右,幾乎與WiFi覆蓋范圍差不多。與sub 6GHz相比,毫米波繞射能力越差,穿透能力就越差,難以穿透墻壁、門和房間家具等障礙物。因此,在城區建筑物密集場所,運營商需要建設更多的基站,并保證基站與終端處于視距狀態,才能實現穩定高速的通信。

即使針對2B場景點狀部署5G專網,一方面對于面積較大一點的園區、大型工廠等也需要建設更多的基站;另一方面,由于廠房、辦公樓、醫院等室內場所存在墻壁、門、設備等各種障礙物,要確保終端與基站之間保持視距環境來維持高速、穩定的通信,同樣需要在多個點部署更多的基站,這些都會帶來更高的網絡部署成本。

解決辦法是通過Massive MIMO﹢波束賦形的方式來提升覆蓋范圍,但這會帶來天線單元、功放、低噪放大等器件數量的增加,設備的成本也會隨之增加。此外,通過加裝直放站、反射板等方式也能擴展毫米波的覆蓋范圍。

基站單價貴

相比sub 6GHz,毫米波不僅需要建設更多基站,更大的問題是,毫米波基站的單價比sub 6GHz高30%至40%左右。

主要原因是:1.全球大部分運營商都通過sub 6GHz部署5G網絡,具備規模優勢,而全球毫米波基站很少,單價更高;2.sub 6GHz基站的DU和RU分離,DU可集中部署,而毫米波基站的RU和DU合設,因此價格更貴;3.毫米波基站與sub 6GHz基站之間存在內部架構差異(比如毫米波基站的天線單元更多)。

終端生態弱

對于sub 6GHz終端生態,目前智能手機、5G CPE、5G模組的種類越來越多,終端生態正在不斷壯大,但毫米波終端生態還處于非常早期的階段,尤其是面向2B領域。同時,全球終端芯片廠商更看好sub 6GHz生態,不會開發單獨使用毫米波的調制解調器,這意味著不會存在獨立采用毫米波的5G專網。

建設和運營成本高

前面已經講過,如果用毫米波建設5G公網,需要部署密集的基站,建設和運營成本相比sub 6GHz呈指數級增長,那如果用毫米波部署5G專網呢?目前5G 2B專網發展的最大障礙之一是其成本比WiFi更高,而采用毫米波部署5G專網的成本比采用sub 6GHz更高,顯然這給企業5G專網部署進一步抬高了門檻。

新聞附件:

五一特別視頻|他們是誰?

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