5G商用如火如荼 为何用户表示最大的体验是找信号?
去年,大家都在說是5G元年,今年,便是5G商用落地的第一年。的確盡管2020年有著各種各樣的客觀因素,但5G商用落地的腳步卻似乎一直沒有放慢。根據運營商公布的投資計劃來看,三大運營商在2020年將建50萬個基站。最新的數據顯示,截至目前,運營商已經建設了48萬個基站,預計今年年底將建設75萬個-80萬個基站。以北京為例,目前已經建成4.4萬個5G基站,并且全部接入了獨立組網核心網。
從數據上來看,5G網絡的商用落地在我國的確還是蠻快的,然而,從用戶的角度來說,卻依舊覺得5G網絡現階段使用,最大的樂趣還是找信號。據身邊很多已經更換5G套餐的朋友表示,目前在北京市區,也并不是所有的區域都能搜索到5G網絡,尤其是在室內,往往會出現站在門外有信號,一進門內就變4G的情況。那么,這樣不太令人滿意的效果究竟問題在哪呢?一方面,也是跟布網尚未成熟相關,另一方面,則是5G網絡的一個具有突破性的關鍵技術還沒有真正意義上的落地應用——毫米波。
毫米波,相信很多關注5G的人早已不太陌生。主要是指波長為1~10毫米的電磁波,是一種帶寬資源比較豐富的波形,其如果可以克服掉傳播距離短、信號容易被遮擋的缺點實現落地應用,便可為現有的5G網絡提供高速、大吞吐量的使用體驗。然而,如何克服毫米波自身的缺點,換句話說,如何實現毫米波的移動化,便成為這些體驗升級的前提。
毫米波的移動化
正像前文所說,毫米波的移動化是決定毫米波是否可以成功商用在5G網絡布網上的關鍵。目前,在歐洲、澳洲毫米波的使用頻段已經開始拍賣或計劃拍賣中,雖然在我國對于毫米波的進展還沒有太快,但運營商們早已開啟了針對毫米波的測試,因此,毫米波的移動化在全球5G市場來說都意義非凡。
但毫米波的部署在整個5G網絡部署的過程中都算得上是非常不容易的,還有很多的挑戰。比如毫米波的覆蓋范圍,在5G商用之前非常有限。而進入5G時代,通過先進的波束成形技術,高通已經可以實現超過150米的毫米波傳輸。據悉,這項技術目前不僅是通過仿真實驗得到了驗證,同時,在外場測試中也得到了驗證,這也就是意味著毫米波能夠實現與現有熱點和小基站的共址。
此外,談到毫米波移動化的誤區時,高通研究人員還介紹道,毫米波只能夠實現視距傳輸與固定傳輸也是一個普遍的認知誤區。事實上,5G NR可以提供解決方案。在高通的5G設計中,擁有物理層信號能夠支持快速調整和切換附近的波束,這樣就可以很好地利用多路徑和反射。如果一個傳輸路徑被手部或身體其它部位遮擋,通過激活手機上的另一個模塊就可以快速找到一條新的傳輸路徑。高通的解決方案還可以將這種轉換從基站內擴展到不同基站之間,這意味著毫米波傳輸在不同基站之間的切換也能夠快速實現。這是毫米波的一個關鍵解決方案,能夠支持信道快速切換。
簡而言之,通過在終端內加入過多的毫米波模組,即可更好地避免握持對于終端設備的毫米波5G信號的影響。然而,有人也會提出質疑,加入終端設備的通信模組數量增加了,是否會影響終端設備的尺寸與厚度?高通方面給出的解釋為,目前高通已經推出了毫米波模組,在非常緊湊的尺寸中集成了天線、射頻前端、收發器。所以,在一部手機可以采用多個這樣的毫米波模組,不僅滿足智能手機緊湊纖薄的設計需求,同時滿足功耗需求并提供最大化的性能。
5G毫米波可通過IAB完成靈活部署、節省開支
更好地解決了毫米波的移動化后,下一步則是完成毫米波的布網。目前,高通正在致力于將毫米波擴展至室內、公共網絡以及企業專網。
毫米波的企業室內部署包括辦公室、會議室、禮堂等用戶密集區域,這些地方對數據速率和容量的要求較高。毫米波的室內/室外場館部署主要集中在大型會議中心、音樂廳、體育館、橄欖球場等人流密集區域。毫米波還將部署至機場、火車站、地鐵站等交通樞紐。
確定了毫米波更加適合部署的場景后,就要解決實際的部署問題。比如這個案例,是高通在2020年MWC期間的一個演示。它將法蘭克福作為系統仿真的案例,案例中選取了法蘭克福市中心大概一平方公里的范圍,共部署了7個gNodeB,同時還放置了400個毫米波終端,同時,也在周圍部署了28個IAB節點。從左右的兩張圖的對比可以看到有無IAB的信號覆蓋效果(其中綠色表示覆蓋情況良好、紅色表示覆蓋不佳),可以明顯看到右邊部署了IAB之后,使得整個覆蓋范圍明顯增加,網絡吞吐量也得到提升。
這個案例主要展示的是接入回傳(IAB)的方案可以更加靈活的應用在5G毫米波的布網過程中,且效果良好,同時可以盡可能的減少布網成本。
5G NR 毫米波對未來發展帶來更多增強特性
現階段,5G的應用還在擴展當中,現階段的Rel-15將推動5G擴展至智能手機、汽車、筆記本電腦、固定無線接入以及連線XR設備等全新終端類型。未來,在Rel-16與Rel-17中,5G還將持續擴展,并支持URLLC的工業物聯網、智慧交通、未來的垂直行業、服務、終端等多種場景及應用。
如上圖所示,在已完成的Rel-16項目中,已經引入了許多支持毫米波的5G NR增強特性,例如集成接入及回傳(IAB)。該技術支持小基站靈活部署,在接入和回傳中重用頻譜和設備,以節省開支。Rel-16還引入增強型波束管理,通過全波束優化和多天線面板波束支持以改善時延、魯棒性和性能。Rel-16中的雙連接優化,可以幫助降低終端初始接入時延,并在連接多個節點時改善覆蓋。Rel-16中的定位技術,能初步滿足定位精度需求,80%的情況下可實現室內3米和室外10米的定位精度。
在Rel-17及未來版本項目中將引入更多支持毫米波的5G NR增強特性,例如優化IAB支持分布式部署,這項增強特性能夠幫助引入全雙工運行和移動中繼(例如汽車),以提升容量、覆蓋和服務質量;Rel-17及未來版本還將引入優化的網絡覆蓋和波束管理,減少系統開銷、增強性能、提高網絡覆蓋。
Rel-17及未來版本中,頻譜將進一步擴展,支持從52.6GHz到71GHz的頻段以及免許可頻譜,這將極大拓展頻譜的利用范圍。未來版本還將支持eMBB之外的全新用例,將毫米波支持擴展至直連通信、URLLC和工業物聯網用例,同時還將支持增強定位技術,為廣泛用例提供定位性能增強,實現厘米級精度,更低時延和更高的容量。
寫在最后
總的來說,如今5G用戶的體驗感受不佳,其中很大一部分原因在于毫米波并未在現有的5G網絡中得到很好的部署。因此,現有的5G網絡整體速率、吞吐量等均還達不到整體提升用戶體驗的標準。好在,憑借高通等技術公司的努力,目前5G毫米波正在努力地克服苦難實現落地。相信,未來當5G毫米波得以更好地落地后,5G網絡的整體體驗將會實現進一步飛躍式的提升,進而改變更多的行業。
總結
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