5G FDD 8T8R试点遍地开花,最大化中频2.1GHz价值
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2023-08-07 15:40:04
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文/黄海峰

据工业和信息化部最新统计显示:截至4月末,我国已建成5G基站161.5万个,覆盖全国所有地级市和县城城区;5G移动电话用户累计达到4.13亿。

成绩斐然!但我们也注意到,目前5G网络体验还存在差距,室内、农村、高铁、沿海等场景覆盖有待加强,而且5G网络下应用体验要提升。甚至有用户认为,当前5G体验与4G相比提升不明显,所以升级5G动力不足。

进入5G商用第三年,业界在思考,5G网络如何持续从广覆盖走向深度覆盖,如何进一步提升品质,实现“泛在千兆”的5G时代?

发挥频谱资源和创新技术优势,是升级5G的重要途径。当前运营商基于3.5GHz部署了100多张TDD 5G网络,也基于2.1GHz部署了几十张FDD 5G网络。众所周知,2.1GHz 8T8R(8个发射天线和8个接收天线),作为创新领先技术,可进一步提升FDD NR网络的覆盖能力和网络容量,对运营商来说是构建4/5G代际体验的优选方案。


挖潜增效:发挥2.1GHz价值是精品5G关键之一

近期,据《人民邮电》报报道,2021 年第三到四季度,中国电信研究院在 38 个城市,选择城市主干道、商圈、写字楼、行政机构、文化中心、高密度住宅小区、地铁线路、环城高速和机场高速、高铁站及高铁线 9 类场景,对 5G 网络覆盖、5G 用户使用 VoLTE 语音和上网,以及微信、抖音视频、腾讯视频、高清视频、王者荣耀等上网应用进行了大样本量测试,测试里程超过 3 万公里,总采样量超过 1.5 亿。

测评显示,运营商5G室内覆盖率只有60%左右,且地下停车场、电梯、楼梯等封闭区域5G覆盖率低于50%,同时运营商在环城高速和机场高速、地铁线路的5G覆盖率在50%左右,高铁沿线5G覆盖水平只有10%左右。报道指出,在城市核心区5G网络建设要向纵深发展。

同时根据GSA数据显示,目前全球已部署212张5G NR网络,主流运营商选择TDD+FDD两种制式协同组网方式建设5G,并且大量运营商选择在中频部署FDD NR网络,如中国电信部署了大量2.1GHz FDD NR网络。

我们认为,现阶段2.1GHz等中频段对5G品质提升具有重要意义。对于低频段,虽然低频拥有信号穿透力强、覆盖广等优势,但大部分运营商可用有效频谱窄,低频8T8R等多天线技术升级难度大,容量能力不足。而2.1GHz等中频段频谱资源较为丰富,用来升级5G,既能带来较高的传输速度,也能降低运营商的建网成本。

运营商通过2.1GHz部署,既能提升5G网络对上行速率要求较高应用的体验满足度,比如视频会议、在线网课、户外直播等,将5G信号延伸到室内等深度覆盖场景,又能帮助运营商以更低的成本在农村等地区部署连续的5G网络覆盖。

另一方面,2.1GHz频段重耕道路通畅。去年3月,工信部无线电管理局发布《2100MHz频段5G移动通信系统基站射频技术要求(试行)》公告,预示着我国运营商,可通过重耕2.1GHz频段建设5G。

因此我们认为,运营商深度挖潜2.1GHz频谱价值,符合全球5G精品网的建设趋势。

高瞻远瞩:5G应用发展需高质量网络

运营商除在频谱上选择最优解外,还需要选择合适的天线技术,支撑其5G应用的繁荣。目前,4T4R等基站天线技术无法支撑5G应用快速发展,无法支持陡增流量、多样终端对5G网络的需求。我们看到如下行业发展情况。

其一,5G应用加速发展,驱动流量持续增长。2021年,移动场景流量增幅达到43.5%,5G移动高清视频流量增长3倍;在行业领域,行业数字化规模复制,对流量的需求持续上升。

据ITU预计,中国5G DoU到2025年将超过100GB,全球5G DoU也将达到26GB,5G连接数将达到26亿,需要通过频谱效率提升,来应对网络容量增长。

其二,5G网络全域需更高建网标准。以视频业务为例,随着抖音等短视频平台提供默认、省流、高清模式,短视频1080P推送占比最高可达63%,对网络要求高。5G代际体验实现,需要支持用户在视频播放时实现不卡顿、即点即开、倍速播放等。

以快速拖拽体验为例,该动作需要正常6倍的码率。如果用户拖拽后能在0.3秒内完成2秒的内容下载,需要12Mbps的网络带宽;用户想要实现即点即开的视频播放体验,更需要20Mbps的网络带宽。

其三,5G终端正以4R为基,向6R/8R演进。目前主流中高端手机已支持5G FDD中频1.8GHz/2.1GHz 4R,未来主流5G FDD手机支持Sub-3GHz 4R。据搜狐网报道,在2022世界移动通信大会期间,OPPO发布的5G CPE T2支持8天线接收。可以看出,终端产业正迈向4R天线为基础,并向6R/8R终端演进的格局。

苦苦寻觅:FDD 8T8R多天线部署优势显著

运营商如何才能建设符合市场需求,并能支撑5G应用的精品5G网络呢?我们或许能从以下几方面找到运营商建设5G的前行之路。

首先,从多天线协议来看,3GPP在5G演进路标中融入了终端能力发展的诉求,每一版本中均有增强。比如R16中引入降低终端运算量的双域压缩,R17中引入上下信道的部分互易,R18中引入上行超宽带、CSI-RS优化、高精度预编码等。

为支持这些标准,行业普遍认为,5G FDD基站天线也至少要演进到8T8R。

其次,从5G应用对网络需求来看,FDD 8T8R一方面通过采用多天线阵列、8R IRC先进接收机、高精度信道估计算法等,覆盖距离相比4T4R提升20%到40%;另一方面通过高分辨空域配对、高精度融合波束独家算法,小区容量相比4T4R提升50%到70%。

再次,从我国5G发展趋势来看,FDD 8T8R天线技术穿透能力强,能够实现浅层的居民楼的室内覆盖,适合低时延业务,使得运营商在未来竞争中更具优势。

最后,FDD 8T8R已成为行业共识。在2022世界移动通信大会期间,泰国运营商AIS网络运营总监等多位大咖认为,FDD低频段基站天线要向4T4R演进,FDD中频基站天线要从4T4R迁移到8T8R,FDD M-MIMO针对热点场景部署。

对此,我们也看到电信设备商已经推出相应成熟方案。比如华为2.1G 8T8R宏站方案,可延伸中频覆盖,逼近低频浅层体验,实现5G深度覆盖代际体验提升。

遍地开花:2.1GHz FDD 8T8R正发挥巨大价值

既然FDD 8T8R已成为通信行业发展共识,并且2.1GHz 8T8R宏站方案已获得行业认可。那么,2.1GHz的FDD 8T8R多天线技术,在我国具体部署情况如何?

我们看到几个典型进展。2021年6月,厦门电信携手华为完成全球首个4G/5G双模2.1GHz 8T8R联合创新站点开通。通过测试发现,5G 2.1GHz 8T8R相比传统4T4R的覆盖深度提升4dB以上、下行容量提升50%以上。

2021年7月,华为在广州生物岛外场完成5G FDD 8T8R站点验证,现场基于FDD 2.1G 40MHz带宽,实测8T8R相比传统4T4R小区覆盖提升5dB、小区容量提升高达70%。

今年3月,上海电信完成针对弱覆盖居民区的全国首批10个2.1GHz 8T8R 5G商用站点部署,目标覆盖区域内5G覆盖显著提升,5G栅格覆盖率从91%提升至99%,5G分流比提升至40%,超出全网10个百分点。数据监测表明,上海电信的10个2.1GHz 8T8R 5G站点开通后,5G覆盖面积增加20%,区域内5G总流量增加30%。


图注:上海电信完成全国首批5G FDD 8T8R商用部署,为居民区抗疫构筑数字化“防火墙“

今年5月,湖北电信携手华为在湖北省武汉市东西湖区东风村,采用2.1GHz 8T8R设备部署5G。湖北电信实测表明,在农村使用8T8R部署5G,相比4T4R部署方式,覆盖面积增加55%,上行3Mbps体验覆盖面积增加45%。


图注:湖北电信FDD 8T8R农村5G首部署,奏响数字乡村主旋律

截至2022年5月,广东、上海、安徽、福建、湖北等省市均试点部署2.1GHz 8T8R设备。与此同时, 8T8R也已经在全球50多个局点得到商用部署。结果表明,2.1GHz 8T8R可有效提升5G室内覆盖率,满足乡农有体验的广覆盖5G需求,同时2.1GHz 8T8R也与高速、高铁等场景5G覆盖和体验诉求高度匹配。


图注:无锡电信携手华为2.1GHz 8T8R,使能5G“精品”体验进入千家万户

综上,FDD多天线系列产品解决方案发展趋势获得产业认同,解决方案应用已经十分成熟,所以得到多个第三方组织和媒体认可。比如,在该方案支持下,华为连续获评全球权威咨询公司GlobalData的“唯一的领导者”,并在2022 世界移动通信大会获得“最佳移动网络基础设施”大奖。


图注:MWC巴塞罗那,华为FDD Gigaband系列产品荣获GSMA GLOMO“最佳移动网络基础设施奖”

笔者观察:5G 2.1GHz 8T8R技术方向是最优解

随着我国5G发展进入新阶段,运营商更加重视覆盖与体验的同步提升。而FDD 8T8R多天线技术多地落地部署,证明该发展路线得到认可。

其中,2.1GHz 8T8R可谓占据“天时、地利、人和”:一是多天线标准、技术成熟;二是网络、频谱和终端已准备就绪;三是中频8T8R建设不仅成为业内共识,更是在全国全面开花。

未来,运营商可充分发挥FDD中频资源禀赋优势,快速高效建设5G精品网,不断提升5G网络服务体验,支撑起5G应用发展需求。而5G 2.1GHz 8T8R建网模式,将是运营商未来发展5G的关键选择。

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