Aktualności

Przyszłość 5G z perspektywy zbiorowych przejęć operatorów: Ciągła ewolucja technologii wieloantenowej wielopasmowej

Jak podaje Ministerstwo Przemysłu i Informatyki, do końca czerwca br. zbudowano 961 tys. stacji bazowych 5G, podłączono 365 mln terminali telefonii komórkowej 5G, co stanowiło ponad 80 proc. całkowitej liczby stacji na świecie, a było ich więcej ponad 10 000 przypadków innowacyjnych aplikacji 5G w Chinach.

Rozwój 5G w Chinach jest szybki, ale niewystarczający.Niedawno, aby zbudować sieć 5G o szerszym i głębszym zasięgu, China Telecom i China Unicom wspólnie nabyły 240 000 stacji bazowych 2.1g 5G, a China Mobile oraz radio i telewizja nabyły wspólnie 480 000 stacji bazowych 700M 5G, przy łącznej inwestycji wynoszącej 58 miliard juanów.

Branża zwraca szczególną uwagę na udział w przetargach producentów krajowych i zagranicznych, a trend rozwoju 5G znajdujemy w wyniku tych dwóch intensywnych zamówień.Operatorzy zwracają uwagę nie tylko na doświadczenia użytkowników, takie jak przepustowość i prędkość sieci 5G, ale także zwracają uwagę na zasięg sieci 5G i niskie zużycie energii.

Sieć 5G jest dostępna na rynku od około dwóch lat i oczekuje się, że do końca tego roku osiągnie poziom 1,7 mln, a w nadchodzących latach ma zostać zbudowanych kilka milionów stacji bazowych 5G (w Chinach jest około 6 mln stacji bazowych 4G i więcej 5G w przyszłości).

Dokąd zatem pójdzie 5G od drugiej połowy 2021 roku?Jak operatorzy budują 5G?Autor znajduje kilka odpowiedzi, które w różnych miejscach zostały zignorowane w związku z zapotrzebowaniem na zamówienia zbiorowe i najnowocześniejszy pilotaż technologii 5G.

1, jeśli ma więcej zalet w budowie sieci 5G

Wraz z pogłębianiem się komercjalizacji 5G i poprawą wskaźnika penetracji 5G, ruch w telefonii komórkowej rośnie gwałtownie, a ludzie będą mieli coraz wyższe wymagania dotyczące szybkości i zasięgu sieci 5G.Dane ITU i innych organizacji pokazują, że do 2025 roku liczba DOU użytkowników 5G w Chinach wzrośnie z 15 GB do 100 GB (26 GB na całym świecie), a liczba połączeń 5G osiągnie 2,6 miliarda.

Jak sprostać przyszłemu zapotrzebowaniu na 5G oraz sprawnie i tanio zbudować wysokiej jakości sieć 5G o szerokim zasięgu, dużej prędkości i dobrej percepcji, stało się na tym etapie pilnym problemem dla operatorów.Co powinni zrobić przewoźnicy?

Zacznijmy od najbardziej krytycznego zespołu.W przyszłości pasma niskiej częstotliwości, takie jak 700M, 800M i 900M, średnie częstotliwości, takie jak 1,8G, 2,1g, 2,6G i 3,5g, a także wyższe pasma fal milimetrowych, zostaną zmodernizowane do 5G.Następnie operatorzy muszą rozważyć, które widmo może lepiej zaspokoić potrzeby obecnych użytkowników 5G.

Najpierw spójrz na niską częstotliwość.Sygnały pasma niskiej częstotliwości charakteryzują się lepszą penetracją, większym zasięgiem, niskimi kosztami budowy i utrzymania sieci, a niektórzy operatorzy dysponują bogatymi zasobami pasma częstotliwości, które są stosunkowo wystarczające na początkowym etapie budowy sieci.

Operatorzy wdrażający 5G w pasmach niskich częstotliwości również borykają się z problemami związanymi z dużymi zakłóceniami i stosunkowo niskimi prędkościami sieci.Z testu wynika, że ​​prędkość dolnopasmowego 5G jest tylko 1,8 razy większa niż prędkość sieci 4G z tym samym dolnopasmowym, która wciąż mieści się w zakresie kilkudziesięciu Mb/s.Można powiedzieć, że jest to najwolniejsza sieć 5G i nie jest w stanie sprostać wymaganiom użytkowników w zakresie poznania i doświadczenia 5G.

Ze względu na niedojrzały łańcuch końcowy pasma niskich częstotliwości, obecnie na świecie wypuszczono tylko dwie komercyjne sieci 800M 5G, podczas gdy komercyjne sieci 900M 5G nie zostały jeszcze wypuszczone.Dlatego jest zbyt wcześnie, aby rekultywować 5G na poziomie 800/900M.Oczekuje się, że łańcuch branżowy będzie mógł wejść na właściwą drogę dopiero po 2024 r.

I fale milimetrowe.Operatorzy wdrażają 5G na fali milimetrowej o wysokiej częstotliwości, co może zapewnić użytkownikom większą prędkość transmisji danych, ale odległość transmisji jest stosunkowo krótka lub jest celem kolejnego etapu budowy.Oznacza to, że operatorzy muszą budować więcej stacji bazowych 5G i wydawać więcej pieniędzy.Oczywiście dla operatorów na obecnym etapie, poza wymaganiami dotyczącymi pokrycia hot spotów, inne scenariusze nie są odpowiednie do budowy pasma wysokich częstotliwości.

I na koniec widmo.Operatorzy budują 5G w środkowym paśmie, które może zapewnić wyższe prędkości transmisji danych i większą pojemność danych niż w dolnym spektrum.W porównaniu z wysokim widmem może zmniejszyć liczbę budowy stacji bazowych i zmniejszyć koszty budowy sieci przez operatorów.Co więcej, ogniwa łańcucha przemysłowego, takie jak chipy końcowe i wyposażenie stacji bazowych, są bardziej dojrzałe.

Dlatego też, zdaniem autora, w ciągu najbliższych kilku lat operatorzy w dalszym ciągu będą skupiać się na budowie stacji bazowych 5G w średnim spektrum, uzupełnionym innymi pasmami częstotliwości.W ten sposób operatorzy mogą znaleźć równowagę pomiędzy zasięgiem, kosztami i wydajnością.

Według THE GSA na całym świecie istnieje ponad 160 komercyjnych sieci 5G, a cztery pierwsze to sieci 3,5 g (123), sieci 2,1G (21), sieci 2,6G (14) i sieci 700 mln (13).Z punktu widzenia terminali dojrzałość branży terminali 3,5 g + 2,1 g przypada na 2–3 lata, zwłaszcza dojrzałość terminali 2,1 g zbliżyła się do 3,5/2,6 g.

Dojrzałe gałęzie przemysłu są podstawą komercyjnego sukcesu 5G.Z tej perspektywy chińscy operatorzy budujący 5G z sieciami 2,1 g + 3,5 g i 700 M + 2,6 G będą mieli w nadchodzących latach przewagę jako pierwsi na rynku.

2, FDD 8 t8r

Pomóż operatorom zmaksymalizować wartość średniej częstotliwości

Oprócz widma kluczem do zaspokojenia ewolucyjnych potrzeb operatorów sieci 5G jest także wiele anten.Obecnie 4T4R (cztery anteny nadawcze i cztery anteny odbiorcze) oraz inne technologie anten stacji bazowych powszechnie stosowane przez operatorów w sieciach 5G FDD nie są już w stanie sprostać wyzwaniom, jakie niesie ze sobą wzrost ruchu, po prostu zwiększając szerokość pasma widma.

Co więcej, wraz ze wzrostem liczby użytkowników sieci 5G operatorzy muszą zwiększać liczbę stacji bazowych, aby obsługiwać masowe połączenia, co prowadzi do częstszych zakłóceń między użytkownikami.Tradycyjne technologie anten 2T2R i 4T4R nie zapewniają dokładnego prowadzenia na poziomie użytkownika i nie są w stanie uzyskać dokładnej wiązki, co powoduje zmniejszenie prędkości użytkownika.

Jaki rodzaj technologii wieloantenowej umożliwi operatorom osiągnięcie szerokiego zasięgu sieci 5G, przy jednoczesnym uwzględnieniu takich czynników, jak przepustowość stacji bazowej i komfort użytkownika?Jak wiemy, prędkość transmisji w sieci bezprzewodowej zależy głównie od trybu pracy wysyłania i odbierania sygnałów pomiędzy stacją bazową sieci a urządzeniami końcowymi takimi jak smartfony, natomiast technologia wieloantenowa może podwoić przepustowość stacji bazowej (precyzyjna wiązka oparta na wieloantenowa może kontrolować zakłócenia).

Dlatego szybki rozwój 5G wymaga ciągłej ewolucji FDD do 8T8R, Massive MIMO i innych technologii wieloantenowych.W opinii autora 8T8R będzie przyszłym kierunkiem budowy sieci 5GFDD, mającym na celu osiągnięcie „zarówno doświadczenia, jak i zasięgu” z następujących powodów.

Po pierwsze, ze standardowego punktu widzenia, 3GPP został udoskonalony w każdej wersji protokołu z pełnym uwzględnieniem wieloantenowych terminali.Wersja R17 zmniejszy złożoność terminala i przetestuje stan kanału terminala poprzez informacje o fazie pomiędzy pasmami upstream i downstream stacji bazowej.Wersja R18 doda również kodowanie o wysokiej precyzji.

Wdrożenie tych standardów wymaga, aby co najmniej stacje bazowe 5G FDD posiadały technologię antenową 8T8R.Jednocześnie protokoły R15 i R16 dla ery 5G znacznie poprawiły swoją wydajność i obsługę szerokopasmowego CA 2CC o przepustowości 2,1 g.Protokoły R17 i R18 będą również napędzać ciągłą ewolucję FDD Massive MIMO.

Po drugie, z punktu widzenia terminala, 4R (cztery anteny odbiorcze) smartfonów i innych terminali może zwolnić pojemność stacji bazowej 2,1 g 8T8R, a 4R staje się standardową konfiguracją telefonów komórkowych 5G, które mogą współpracować z sieci, aby zmaksymalizować wartość wielu anten.

W przyszłości w branży rozmieszczono terminale 6R/8R i wdrożono obecną technologię: technologię układu 6 anten zastosowano w całej maszynie terminala, a główny stos protokołów pasma podstawowego 8R był obsługiwany w terminalowy procesor pasma podstawowego.

Odpowiednia biała księga China Telecom i China Unicom uznaje 5G 2.1g 4R za obowiązkowy telefon komórkowy, wymagając, aby wszystkie telefony komórkowe 5G FDD na rynku chińskim obsługiwały technologię Sub3GHz 4R.

Jeśli chodzi o producentów terminali, popularne telefony komórkowe średniej i wyższej klasy obsługują średnią częstotliwość 5G FDD 1,8/2,1 g 4R, a przyszłe popularne telefony komórkowe 5G FDD będą obsługiwać częstotliwość Sub 3 GHz 4R, co będzie standardem.

Jednocześnie główną zaletą FDD 5G jest możliwość przesyłania danych przez sieć.Z testu wynika, że ​​szczytowa wydajność łącza zwrotnego w przypadku terminali 2T o dużej przepustowości 2,1 g (2 anteny nadawcze) jest większa niż w przypadku terminali 3,5 g.Można przewidzieć, że pod wpływem konkurencji na rynku terminali i zapotrzebowania operatorów, w przyszłości coraz więcej telefonów komórkowych z wyższej półki będzie obsługiwać łącze typu uplink 2T w paśmie 2,1g.

Po trzecie, z doświadczenia wynika, że ​​60–70% bieżącego zapotrzebowania na przepływ mobilny pochodzi z pomieszczeń wewnętrznych, ale ciężka cementowa ściana wewnątrz stanie się największą przeszkodą dla zewnętrznej stacji Acer w osiągnięciu zasięgu w pomieszczeniach zamkniętych.

Technologia anteny 2,1 g 8T8R ma dużą zdolność penetracji i może zapewnić pokrycie w pomieszczeniach płytkich budynków mieszkalnych.Nadaje się do usług o niskim opóźnieniu i zapewnia operatorom większą przewagę w przyszłej konkurencji.Dodatkowo, w porównaniu z tradycyjnym ogniwem 4T4R, pojemność ogniwa 8T8R wzrosła o 70%, a zasięg wzrósł o ponad 4dB.

Wreszcie, z punktu widzenia kosztów eksploatacji i konserwacji, z jednej strony technologia anten 8T8R jest najlepszym wyborem zarówno w przypadku zasięgu łącza zwrotnego w miastach, jak i zasięgu łącza w dół na terenach wiejskich, ponieważ ma tę zaletę, że jest iteracyjna i nie wymaga wymiany w ciągu 10 lat po dokonaniu inwestycji przez operatora.

Z drugiej strony, technologia anteny 2,1 g 8T8R może zaoszczędzić 30% -40% liczby lokalizacji w porównaniu z budową sieci 4T4R, a szacuje się, że TCO może zaoszczędzić ponad 30% w ciągu 7 lat.Dla operatorów zmniejszenie liczby stacji 5G oznacza, że ​​sieć może w przyszłości osiągnąć mniejsze zużycie energii, co jest również zgodne z chińskim celem „podwójnej emisji dwutlenku węgla”.

Warto wspomnieć, że zasoby nieba obecnej stacji bazowej 5G są ograniczone, a każdy operator ma tylko jeden lub dwa słupy w każdym sektorze.Anteny obsługujące technologię antenową 8T8R można zintegrować z antenami 3G i 4G działającej sieci, co znacznie upraszcza budowę i pozwala zaoszczędzić na czynszu.

3. FDD 8T8R nie jest teorią

Operatorzy pilotowali to w kilku miejscach

Technologia wieloantenowa FDD 8T8R została wdrożona komercyjnie przez ponad 30 operatorów na całym świecie.W Chinach wielu lokalnych operatorów również zakończyło komercyjną walidację 8T8R i osiągnęło dobre wyniki.

W czerwcu tego roku Xiamen Telecom i Huawei zakończyły otwarcie pierwszej na świecie wspólnej witryny innowacji 4/5G 2.1g 8T8R.Test wykazał, że głębokość zasięgu 5G 2,1 g 8T8R została zwiększona o ponad 4 dB, a przepustowość łącza w dół wzrosła o ponad 50% w porównaniu z tradycyjnym 4T4R.

W lipcu tego roku China Unicom Research Institute i Guangzhou Unicom połączyły siły z Huawei, aby zakończyć weryfikację pierwszej lokalizacji 5G FDD 8T8R należącej do China Unicom Group na Outfield of Guangzhou Biological Island.W oparciu o szerokość pasma FDD 2.1g 40 MHz, pomiar pola 8T8R poprawia pokrycie o 5dB i pojemność ogniwa nawet o 70% w porównaniu z tradycyjnym ogniwem 4T4R.