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广电的700M为什么被称为黄金频段?

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发表于 2023-2-22 10:44 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 RGB_lamp 于 2023-2-22 10:45 编辑 % z/ p: x, s2 d8 _8 |. s7 W
+ W& v' _' d, v1 p5 B) b  r
广电的700M为什么被称为黄金频段?4 x1 M% i' x$ ~9 D$ q# p
在中国,任何一个频段都不及700M这样引人瞩目。2 j! }3 i2 C: a; Z
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。
2 H2 Y5 Q1 k4 H1 n( a700M,到底何德何能,有如此之美誉,承载如此多的期望?2 d4 K  \' j6 o( B5 ]. G6 n
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。9 y3 f4 _/ G2 R$ f
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?
/ F+ ]% u( y/ j/ S- s( a! F3 i9 Z# ~本期,我们就来聊聊700M的那些事儿。$ ^5 x4 y8 I, K6 r
一、「黄金频段」也有缺点
6 m; y' Q( Y% w" M* ~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0 N  e9 Y& t/ A" @
见摸不着的神秘物质开始被人类驯服。
4 w& A' _( q, v5 G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:- v* F% x. v2 i: z
C=λf: C9 t* }; E# e: C6 r1 ]
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。, q- C2 t; F. v  {4 e& W- C2 ^+ S
λ:就是波长,就是电磁波在一个周期内能传播的距离。: }3 ^3 @# `: |% k) @; J
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
, Q8 D: {3 W) k3 m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。
0 \7 }3 F1 ~9 z1 G% z$ M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
9 o5 D( m) s, F9 m越高。
+ R& e6 f1 k" j: W* W ' v* V, s% D6 e
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
  p* \# O! }: {4 k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。! M+ E2 a. a" B' |
/ Q6 t5 j6 ?3 S# G8 y5 y7 r" A% c
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,
+ q/ c6 I' `7 d1 X6 J1 J. F  r但较高的频段的缺点也不可忽视。& V: O7 C5 F* @- `% F8 r! I
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0 X1 L& G! z5 B8 Z1 Z" F# [
差。我们对此最直观的感受就是穿墙能力差。! K" `5 k; H; ]
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
; s9 N$ n4 m% [! w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# |7 q% F5 Q; m3 G$ G3 i4 Y
穿不了墙,甚至连纸都穿不了。4 R% b" _3 u) l. @/ J
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
& Y6 D% y8 C+ \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。
, W  {! Z9 [3 r, m
- n) O8 S7 F. p2 [* u* L3 k
- z8 R/ H# W. A+ Y  i; A+ N- a并且,信号的频率高了,对于室内的覆盖,是要难上加难。
: w, s6 D0 R' _8 X8 D/ Q. |7 V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$ {. ~3 \- p* U3 d6 T  O- y
耗,以及室内的传播损耗等五大杀手,需要强者才能生存。
' m, M, q* W4 V9 z. ]700MHz,正是这样的强者。
/ k0 c. ]8 j; H/ a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。! t# [4 L# p1 K+ W& q7 |# e% g
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. Z( l! }: H$ Z1 M- g
城和郊区,还需要更多的基站。* f3 S  `* j1 P& n/ u
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$ |- A' l  C6 g6 q
要达到4G的覆盖程度,还需新建的基站数量可想而知。
$ G/ q1 v1 O$ k" p. P; |/ T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. j4 b  ^* a3 s
基站,就可以覆盖到全国90%以上的村庄。
% e4 u; w) u- F5 I' q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。
8 K; p( [6 i. o4 T& Y, Y. Z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。
' V4 p' h9 B- U% Y7 o& k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2 [" p: p% ~* _
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。
- p- f3 L  x2 W$ G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。/ x" s# Z! d: B3 d( B, w
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
' i6 Z5 |2 T$ O沿用之前的RRU形态加4端口天线。  g; g+ c/ S6 }/ G0 h. U! u
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。" e( ~& T  \$ x3 Y
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: K! }* S0 s+ N
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700M2 |6 Y1 a' _3 E; m% K9 i
则只能同时接收2流数据。
. e$ A7 `! }/ k2 ^( b& [. D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。( p0 j. @& [; d; M" s
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。9 n  W1 _3 Z+ N6 _! R# q1 `) F
二、700M的频段和带宽: m6 T% U+ W3 n
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
2 Q* V9 _9 S. G' G800MHz这100M的带宽?8 N7 x, B) r) e% p$ w2 `! ^
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。
) [( |; S5 N4 }8 E / I! U" e. [: T/ C+ B
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% J4 u# E3 E% f* P/ N
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。3 k# I8 m, [8 R; a5 V1 B# y
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
4 P- j8 `+ w" z) c  t6 h某个国家此频段可用,再加上手机支持就行。8 |9 X8 o, s, u5 P. X
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。
+ c. H( W7 c4 U5 U5 x9 u7 E# [( ?  y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。
! P+ y' S: S' ^$ s, d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
. N( C. L  K! n7 U抬高嗓门给3GPP提议。
& j5 h  L) z# U0 U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
. V+ [5 Y  P' g* a2 W宽是必须的!3 ^' n0 D$ d; {! k8 V
这个提议的理由非常充分,3GPP也就接受了。
$ q; U  m. b4 Y) T: h5 M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
8 t5 ?2 k6 r% ^# e2 J) e/ d用的下行频段是不同的。; l- V# D5 X0 N. B
不但上下行频段不同,连带宽也可以不同。( @* x. L* f! v% _( O( f. x
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-
% \9 s* Z; R9 r* C2 E733MHz,或者718-748MHz这两段,你看着挑吧。; Q) X2 \' k7 z' S5 L' M
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8 r3 ~3 i  F) c6 p* k$ F
使用的还是上下行各30M,上行使用703-733MHz,下行则是758-788MHz。- p) b$ k4 L' B6 |
' r! b" g; T" P8 a
5 P0 d! t, z4 H5 T; L
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4 T  c. f& C& |3 |( z
用2x30M来描述,就是上下行各30M带宽,总共使用了60M。
7 p+ e3 \: O" T  J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$ N( x% g+ e$ p. K
60:100,即3:5的关系。
5 h! W( ^/ ~0 ?! P6 \  n! S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1 D2 e8 D' c3 X* T4 Q
类型都能很好地支持。2 {! x! D- {' {. B5 @' Q$ ?1 f# r
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。% k0 A8 N( a$ a
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& p& g( E1 w* q. e" H( D& u( y" P
量的同时,主攻上行覆盖。
7 i& X" x; N* I5 V这就是「高低频组网」。( f1 Q! |, ~) z2 u* @$ p
三、700M的「共建共享」
3 Q, ]; D6 ?: m7 b/ V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+ t0 S( ~+ Z* r4 s- W% e" {
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
0 p3 t8 X; i% x7 k- q2.1GHz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。
* [$ f7 J" D! X0 @* g8 |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2 b: ?% o2 N" I0 V( t4 e; \. s, \
4.9GHz上还有100M,但频段高覆盖弱,跟电信联通竞争不占上风。$ p- p* b8 g) l
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。
( s4 }# n% f* \8 A" \% l8 D6 u. t+ Q) R4 _' v
& Q; s4 a( a4 }# W* y3 S- U
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
6 c$ ?( G! {+ D9 T9 k1 d+ I) T共享呢?
3 P) R3 c9 l9 [. l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
. |6 \7 j7 N; f, a: @  C3 s5 W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。
! X9 ?- Q5 y3 t3 Q0 o3 c而有了行业大佬中国移动的扶持,一切就都不是事了:( L% X/ m  U; k/ ^# ~5 f( P2 @  _0 ~
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。5 H/ Z% ?1 ?+ q- U5 F
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& c" u( y+ i9 U; t8 p5 Y
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,! L$ a4 T9 d" D3 c7 v: x
各取所需,相得益彰。
# [+ X( f/ b- G4. 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- ?; O. q# h$ [
络建设。$ L% |( {- x) S" S% M* P
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$ d, ^) P3 m: v# ^6 J
时代机遇。8 K6 u9 @2 }% I  M. \
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。
% n, k5 a- r& |* |; I2 o2 n: d. r& S四、广电做5G有什么优势?5 M8 a! J1 [# e4 I: ?8 g
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; J2 Y. }2 L3 h5 c
务,显然是没法跟前辈进行竞争的。' P& L8 _/ H: u, d! L) C* h
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。
6 |* h; k  T# m; [6 N6 L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,# l$ X- ~5 ?% T( ^, D- z
但是由于网络复杂,还需要内容经营,一直没有发展起来。8 I! }7 \! ]1 y+ K/ q2 Q1 L
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
1 p) f/ Z. v, ~) [# C* A来。+ J4 k) \5 X: X; C' t: P
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3 v% c. v: P$ X/ B$ e% k
业务发展目标。
, m# z7 S, u4 u8 R6 v: E  y' x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# X9 }! F" D' Q+ v: a
厚。' d, ^3 k& s/ `1 c  U! ?
( q3 v% ]6 J0 y3 f6 x% `$ `
7 y: b4 K$ L$ |
由于广播业务不需要交互,只有下行,不需要上行,因而也就对手机不需要鉴权,只要手机支持就可以
5 P: D+ q' D- x& O接收视频广播,用于电视,汽车,可穿戴设备统统没有问题。" P, ^' E  D1 k) A
并且,基站只需一个信道发送即可,同时接收广播的用户数不受限制,不但大大节省网络资源,还能实* z. N% Q: _0 s  M7 [6 I- S
现一次发送,多用户收费的效果。
/ p% C- c, B! `; y! r
: c+ f+ V; g( F& ^' w% R4 {& H8 m( ]3 N% [/ [* t, @3 r9 U

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发表于 2023-2-22 13:25 | 只看该作者
700M的优点是频率低、覆盖距离远、绕射能力强、信号穿墙能力强、组网成本较低。

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3#
发表于 2023-2-22 14:18 | 只看该作者
700MHz的覆盖能力是3.5GHz的5倍以上,穿墙能力是3.5GHz的5倍。

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4#
发表于 2023-2-22 14:26 | 只看该作者
带宽小、容量小,带宽仅为30/40MHz,相对2.6GHz和3.5GHz(100M)带宽较小,无法作为5G容量主力
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