700MHz 为何被称为 “黄金频段”

2021/2/22 14:39:11 来源:通信世界网 作者:李琳 单华琦 王雷 董乔 责编:姜戈

日前,中国广电携 700MHz 正式入局,成为了名副其实的第四家移动运营商。

700MHz 被称作移动通信的 “黄金频段”,在 4G 时代就曾引爆过很多话题,它到底因何备受关注呢?

本文从标准、频谱特点入手,简要分析 700MHz 的背景、现状以及优劣势,并介绍 700MHz 的关键技术、建设方案、应用场景、产业链现状、未来趋势等。

700MHz 的定义及标准

全球的无线电频谱资源由国际电信联盟(ITU)按照不同的无线电传输技术和应用进行分配。700MHz 在电信领域,泛指介于 700MHz~800MHz 附近的无线电波频谱资源

700MHz 位于特高频 UHF(300MHz~3000MHz)范围内,由于频率低、覆盖范围广、穿透力强,在全球最早被广泛用于广播电视业务。但随着数字电视技术及无线通信技术发展,700MHz 被重新规划,用于频谱资源更加缺乏的移动通信服务。

ITU 对 700MHz 的重新定义

2000 年以后,数字地面广播技术在欧洲成为主流,部分模拟电视信号频段被空置,频谱利用率较低。同时,移动宽带服务需求量伴随智能手机的普及而快速增长,却又缺乏足够的频谱支持。

2007 年,ITU 在世界无线电通信大会 WRC-07 上,决定将原有模拟信号使用的 698MHz~806MHz 频段(通称 700MHz 频段),用于移动通信业务。在 2015 年的 WRC-15 大会上,ITU 明确提出释放原广播电视业务占用的 700MHz 部分频谱资源,在欧洲、非洲、中东和中亚地区用于移动通信服务。

3GPP 对 700MHz 的标准定义

3GPP 在 Release15 版本中,将 5G 无线(NR)频谱定义为两大频谱范围(简称 FR),即 FR1 和 FR2。FR1 是指较低频段 450MHz~6GHz,也被称为 Sub6G;FR2 是指较高频段 24.2GHz~52.6GHz,也就是毫米波的频段。

700MHz 在 FR1 中被定义为 n28 频段,上行 703MHz~748MHz,下行 758MHz~803MHz,采用频分双工 FDD(Frequency-division Duplex)模式。

国外 700MHz 频段发展情况

700MHz 频段因具有强穿透、广覆盖等优良特性,被欧盟委员会认为是可以覆盖整个欧洲(包括农村及偏远地区)的最优质的互联网接入,同时还能促进广播电视高效利用无线电频谱技术,被称为 “数字红利”。

2015 年欧盟委员会就释放 700MHz 频段用于移动宽带领域,在欧盟范围内发出公开征询,得到 60% 以上机构的认可。随后在 2016 年,欧盟委员会明确批准所有欧盟成员国将 700MHz 频段用于移动通信服务(尤其是 5G 业务),并要求在 2020 年前完成 700MHz 清频。

2005 年,美国联邦通信委员会(Federal Communication Commission,FCC)通过了数字电视转换和公共安全法案,规定了美国在完成模 / 数转换后,释放原用于电视频道的 700MHz 频谱资源,重新规划用于商业业务(84MHz)及公共安全(24MHz)。2008 年,FCC 将 84MHz 频段公开拍卖给了 7 家美国通信运营商。

中国对 5G 及 700MHz 的新定位

在中国,700MHz 频段最早用于广播电视系统

我国广电频谱原本由 3 段 96MHz 带宽组成,分别是 470MHz~566MHz、606MHz~702MHz、702MHz~798MHz。

考虑到全球 700MHz 频段的产业发展情况以及国内地面电视 “模数转换”进展,2020 年 4 月,工信部发布了《关于调整 700MHz 频段频率使用规划的通知》,旨在将 700MHz(703MHz~743MHz/758MHz~798MHz 频段)原部分用于广播电视业务的频谱资源,重新规划用于 5G 移动通信系统,并使用频分双工(FDD)工作方式。

随后,广电总局开展全国地面数字电视 700MHz 频率清频工作。

2017 年以来,工信部为 5G 规划了 3000MHz~5000MHz 的 5G 中频段频谱资源,同时,工信部已着手研究 5G 高频段毫米波的规划。将 700MHz 频段规划用于移动通信系统,为中国 5G 发展提供了宝贵的低频段频谱资源,此举有利推动 5G 高、中、低频段协同发展

700MHz 无线频谱特性

众所周知,无线电波的物理特性是频率越低,传播损耗越小,覆盖距离越远,而且绕射能力越强,建筑物室内覆盖效果越好

700MHz 频段相比 5G 中高频段(如中频 2.6GHz 及高频毫米波),具有穿透力强、覆盖范围广、传输损耗低等优良特性,适合大范围网络覆盖,并且 FDD 相比 TDD(时分双工模式)具有时延低、可增强上行、打造高低频立体网的优点

此外 700MHz 受国际标准支持,产业链逐步成熟,将为运营商降低建网成本。

下面分别介绍 700MHz 频谱的优劣势。

700MHz 频谱的优势

  • 覆盖范围广,实现室外连续覆盖

700MHz 是 5G 低频频谱,具有覆盖范围广的优势。在农村及郊区环境下,700MHz 覆盖半径约是 2.6GHz 的 2 倍,约是 3.5GHz 的 2.3 倍,是 4.9GHz 的近 3 倍,是毫米波的 16 倍(如表 1 所示 , 按 700MHz 边缘速率下行 20Mbit/s、上行 5Mbit/s,2.6GHz/3.5GHz/4.9GHz 边缘速率下行 50Mbit/s、上行 5Mbit/s 计算的结果对比)。覆盖面积是 2.6GHz 的 4~5 倍,4.9GHz 的近 9 倍,是毫米波的 250 多倍。高频毫米波路径损耗大,接近视距传输,容易被人体、墙体、植被、雨滴等阻挡,覆盖范围仅为 100~300 米,与 700MHz 的覆盖范围相差甚远。

目前中国移动在全国建设了 315 万座 4G 基站,已覆盖全国;但如果用 700MHz 频段,据测算,只需要建设 50 万~60 万座基站就可覆盖全国。使用 700MHz 作为在农村及偏远地区的无线网络覆盖,可以大大缩减建站、运维、电力损耗成本

表 1  频谱覆盖半径对比

  • 传播损耗低,实现室内深度覆盖

相比同样用于 5G 的 2.6GHz 频段,700MHz 传播损耗低,绕射能力和室内覆盖力强,可实现普通楼宇的深度覆盖

700MHz 比毫米波传播损耗低 33.8dB, 比 2.6GHz 传播损耗低 15.4dB,比 2.1GHz 传播损耗低 12.9dB。墙体穿透损耗上,700MHz 比 2.6GHz 损耗低 6dB,比 3.5GHz 低 9dB,深度覆盖能力提升 17dB。而毫米波甚至连一张纸都无法穿透。在室外环境下,700MHz 系统的平均信号强度比 2.6GHz 系统强约 20dB,比 1800MHz 平均信号强 12dB。

在光纤难以到达的地区,700MHz 可以充分发挥广覆盖和室内覆盖优势,通过客户前置设备(CPE 方式)代替光纤接入,打通偏远地区网络 “最后一公里”。

  • 空口时延低

由于 700MHz 采用上下行双通道的频分 FDD 模式(由 3GPP 定义),而在中频段均采用上下行单通道的时分双工 TDD 模式,FDD 模式天然具有上下行网络延迟低的优势。根据测试,700MHz 单向空口时延为 2ms~4ms,仅为中频段网络时延的 30%~60%。

网络时延降低,将明显提升视频类业务的用户体验,有助于实现 5G 工业互联网、车联网等高可靠、低时延(uRLLC)业务

  • 多普勒频偏小、移动信号稳定性好

相比 4G,5G 使用的中高频段由于 700MHz 波长更长,在移动速度相同的情况下,入射角相同则多普勒频偏更小,高速移动时的信号稳定性更好。例如在高铁、高速公路等移动场景下,700MHz 信号更加稳定可靠

与毫米波对比,毫米波波束窄,物体移动很容易离开波束区域,对于移动物体的信号提供难度较大,需要有较强的追踪能力和重连机制。

700MHz 频谱的劣势

相比 5G 中高频,由于 700MHz 频点低,波长较长,一般采用 4 天线,无法支持 Massive MIMO 大阵列天线(64/128/256 天线),相比 5G 中高频段,上下行速率和网络容量是短板

相比 2.6GHz 或毫米波,700MHz 峰值速率和平均吞吐量较低,如表 2 所示。

700MHz 下行理论峰值速率为 350Mbit/s,约是 2.6GHz(64 天线)峰值速率的 1/5,约是毫米波峰值速率的 1/11,其中毫米波峰值速率取值 4Gbit/s;蜂窝小区平均用户吞吐量,下行速率 100bit/s~120Mbit/s,约是 2.6GHz 网络容量的 1/12,上行速率 60Mbit/s,约是 2.6GHz 网络容量的 1/6。700MHz 的峰值速率和网络容量有限。

表 2 各频段理论上下行峰值速率

相关文章

关键词:通信700MHz5G

软媒旗下网站: IT之家 辣品 - 超值导购,优惠券 最会买 - 返利返现优惠券 6655网址之家 Win10之家 Win8之家 Win7之家 Vista之家

软媒旗下软件: 魔方 旗鱼浏览器(极速内核) 云日历 酷点桌面 闪游浏览器(IE内核) Win7优化大师 Win8优化大师 Win10优化大师 软媒手机APP应用