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兩年僅建91個基站,5G毫米波為啥這么難?

2021/06/11
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如果把sub 6GHz 5G網(wǎng)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(yōu)勢,而且由于其處于超高頻段,對于移動產(chǎn)業(yè)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(fā)展的同時,毫米波5G發(fā)展卻相當緩慢,甚至陷入了“左右為難”的尷尬境地。

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對于毫米波5G的發(fā)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(jiān)管層提交了3-5年的5G基站建設計劃,其中,承諾3年內(nèi)(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(wǎng)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(jiān)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(shù)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(wǎng)絡投資成本相比3.5GHz呈指數(shù)級增長,不適合用來建設全國性的網(wǎng)絡,只能用于熱點區(qū)域和5G專網(wǎng)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(yè)務和企業(yè)專網(wǎng),但對于面向消費者大眾的移動業(yè)務,需要部署大量的基站,網(wǎng)絡部署成本太高,對于垂直行業(yè)的2B專網(wǎng),目前商業(yè)模式還不成熟。

既然毫米波5G網(wǎng)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。針對毫米波5G部署進度緩慢,韓國業(yè)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(wǎng),由于毫米波無線覆蓋范圍太小,終端從一家運營商的網(wǎng)絡區(qū)域移動到另一家運營商的區(qū)域時,容易發(fā)生通信中斷的問題;另一方面,對于5G專網(wǎng),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(jù)市場調(diào)研公司OpenSignal最新測試數(shù)據(jù),目前其5G毫米波網(wǎng)絡的可用率不到1%。據(jù)統(tǒng)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(shù)據(jù)表明了全球5G毫米波發(fā)展進度之緩慢。

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5G毫米波到底怎么了?為什么發(fā)展如此緩慢?下面我們用一張表來說明。

覆蓋能力

毫米波的優(yōu)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(qū)覆蓋范圍很小。實測顯示,即使終端處于視距(LoS)環(huán)境,毫米波小區(qū)的覆蓋范圍不過100米左右,幾乎與Wi-Fi覆蓋范圍差不多。與sub 6GHz相比,毫米波繞射能力越差,穿透能力越差,難以穿透墻壁、門和房間家具等障礙物。因此,在城區(qū)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(tài),才能實現(xiàn)穩(wěn)定高速的通信。

即使針對2B場景點狀部署5G專網(wǎng),一方面對于面積較大一點的園區(qū)、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(yī)院等室內(nèi)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(huán)境來維持高速、穩(wěn)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(wǎng)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(shù)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

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(wǎng)絡,具備規(guī)模優(yōu)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(nèi)部架構(gòu)差異(比如毫米波基站的天線單元更多)。

終端生態(tài)

對于sub 6GHz終端生態(tài),目前智能手機、5G CPE、5G模組的種類越來越多,終端生態(tài)正在不斷壯大,但毫米波終端生態(tài)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(tài),不會開發(fā)單獨使用毫米波的調(diào)制解調(diào)器,這意味著不會存在獨立采用毫米波的5G專網(wǎng)。

建設和運營成本

前面已經(jīng)講過,如果用毫米波建設5G公網(wǎng),需要部署密集的基站,建設和運營成本相比sub 6GHz呈指數(shù)級增長,那如果用毫米波部署5G專網(wǎng)呢?目前5G 2B專網(wǎng)發(fā)展的最大障礙之一是其成本比Wi-Fi更高,而采用毫米波部署5G專網(wǎng)的成本比采用sub 6GHz更高,顯然這給企業(yè)5G專網(wǎng)部署進一步增高了門檻。

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