广电的700M为什么被称为黄金频段？

RGB_lamp · 发表于 2023-2-22 10:44

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本帖最后由 RGB_lamp 于 2023-2-22 10:45 编辑

广电的700M为什么被称为黄金频段？
在中国，任何一个频段都不及700M这样引人瞩目。
它被称作移动通信的「黄金频段」，在4G时代就曾引爆过无数的话题。
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，成为了第四家移动运营商。
这位手握重器的新晋玩家，是籍籍无名，亦步亦趋，还是特色鲜明，剑走偏锋？
本期，我们就来聊聊700M的那些事儿。
一、「黄金频段」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闪烁，人类叩开了电磁波的大门。从此，这种看不
见摸不着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，电磁波正是以光速传播。
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，也就是每秒能传播几个波长。单位就以赫兹为名，举例来说，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Hz）的含义就是每秒传播一百万个波长。
由于光速恒定，所以波长和频率就是成反比关系，即波长越长，频率越低；反过来就是波长越短，频率
越高。

下图是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。

频率越高，可用的频谱带宽也就越大，能提供的峰值速率也就越高。这满足了5G超高下载速率的需求，
但较高的频段的缺点也不可忽视。
那就是，频率越高，波长越短，越趋向于直线传播，在复杂环境中的传播损耗越大，折射和绕射能力越
差。我们对此最直观的感受就是穿墙能力差。
举例来说，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所在频率的十几万倍，因此不但
穿不了墙，甚至连纸都穿不了。
因此，在进行基站建设时，使用的频段越高，基站的覆盖半径就越小，想要达到连续覆盖的话，就必须
把基站建得很密集。也就是说，频段越高，需要建的基站也就越多，成本自然是水涨船高。

并且，信号的频率高了，对于室内的覆盖，是要难上加难。
如上图所示，基站信号要从基站到达你家，需要经过室外传播损耗，绕射损耗，树木和房屋的穿透损
耗，以及室内的传播损耗等五大杀手，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频段（小于1GHz，也称Sub1G），传播损耗小，覆盖能力非常强大。
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市的覆盖。但要覆盖广大县
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。
由此可见，700M频段的覆盖优势是非常巨大的，这样正是它被称作「黄金频段」的原因。
那么，这个「黄金频段」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，所以波长就相对较大，导致信号在发送或者接收时，需要的天线振子的尺寸也必
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。
于是，5G的核心技术——大规模天线阵列（Massive MIMO）也就基本跟700M无缘了。
目前商用的2600M或者3500M频段下的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。
并且，手机在2600M或者3500M频段下可以支持4天线接收，而在700M下则只能2天线接收。
这样一来，从小区容量角度来说，2600M或者3500M频段可支持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频段时，可同时接收4流数据，而用700M
则只能同时接收2流数据。
并且，700M的可用带宽也比动辄数百兆的3500M频段要小得多，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「黄金频段」，但在容量上却是短板。
二、700M的频段和带宽
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就定义了一系列的频段列表，早已把700M囊括在内。

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。
实际上，由于亚太700的带宽较大，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
某个国家此频段可用，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，载波带宽最多就20M，但5G为了追求超高速率，信道带宽是越大越好。
那协议到底该给n28定义多大载波带宽呢？首先肯定不能超出45M的最大范围，其次就是谁有需求谁就
抬高嗓门给3GPP提议。
于是，中国广电振臂一呼：这个频段我一家独占，就指望着拿来做大带宽的5G呢，支持30M和40M带
宽是必须的！
这个提议的理由非常充分，3GPP也就接受了。
由于这个n28属于FDD模式，需要使用不同频率来区分上下行。也就是说手机使用的上行频段和基站使
用的下行频段是不同的。
不但上下行频段不同，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
使用的还是上下行各30M，上行使用703-733MHz，下行则是758-788MHz。

从上图也可以看出FDD的奥义：上下行使用两段分离的频谱。因此对于广电的频段使用，我们也经常使
用2x30M来描述，就是上下行各30M带宽，总共使用了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模式可自由调节上下行时隙的比例，因此对于下行为主，上行为主，上下行均衡等不同的业务
类型都能很好地支持。
而FDD由于上下行使用的频谱带宽是对称的，更适合于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载波主攻下行容量，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，这俩频段一低一高，一个FDD一个
TDD，覆盖和容量，上下行兼顾，岂不美哉？彼时，中国联通和电信已经决定5G共建共享，这样一来他们就拥有了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，不但频段宽，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！两家一谈，就一拍即合，决定也来个共建共享。

那广电这样拥有700M「黄金频段」再加4.9GHz，频段不缺的天之骄子，为什么要和移动进行5G共建
共享呢？
其实想想虽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。
而有了行业大佬中国移动的扶持，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，共用天线和铁塔，成本低。
2. 传输共享：中国移动的承载网络非常完备，如果能借用的话，不但成本低，还可快速开通700M的
5G。3. 容量共享：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，实现低成本，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700M产业链成熟，把握5G建设窗口和
时代机遇。
此外，中国移动和广电的4.9GHz频段也是紧挨着的，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？
中国传统的三大运营商已深耕多年，用户数众多，广电作为一个5G时代的新玩家，如果只提供同质化业
务，显然是没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：广播电视。
其实早在3G时代，3GPP就已经支持了多媒体广播多播业务（MBMS），可实现类似手机电视的功能，
但是由于网络复杂，还需要内容经营，一直没有发展起来。
到了4G时代，原先的MBMS升级成了eMBMS（增强的多媒体广播多播业务），然而依旧没有发展起
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（NRMB），这正是广电的
业务发展目标。
广电不但有优质的700M频谱，可以实现5G广域覆盖，还有丰富的广播电视资源，这优势简直是得天独
厚。