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毫米波mmWave频率的速度和容量为5G应用提供超强动力

发表时间:2020-05-21 11:26

(文章来源:EEWORLD)

毫米波依靠超高的mmWave频率的速度和容量为5G应用提供超强动力。毫米波5G,也被称为mmWave——是下一代移动应用基础。我们将解释它是什么,以及在需要高容量、低延迟网络的地区,它将如何影响5G网络。下一代5G网络不仅将在大范围内提供无处不在的可靠覆盖,还将能够为关键任务应用、大规模物联网部署和全新业务运营提供动力,所有这些都需要快速、高容量、超低延迟的连接。

为了实现这一目标,移动运营商需要使用比前几代移动技术更广泛的频谱。和低频段和中频段混合的4G网络一样,5G网络也是如此。至关重要的是,频谱是一种有限的资源。随着世界各国政府和监管机构认识到5G网络的潜在经济和社会效益,各方已共同努力释放尽可能多的频谱。目前人们开始注意以前被认为不适合移动网络的波段,包括高范围毫米波(mmWave)。

早在移动通信的重要性被认识到之前,许多毫米波频段就分配给了其他用户群体,如军事或公共活动行业,因此毫米波频谱具有很高的溢价。尽管低频段700MHz可能有助于将5G传播到农村地区,但它不适合在繁忙的城市地区提供所需的可靠连接。高频段在有限的地理区域内提供了巨大的容量。所以mmWave在5G推广中的关键是在人口密集的城市地区,那里需要高容量——换句话说,那里有很多设备。

然而,mmWave也并非没有挑战。首先,这些信号不会走得那么远。mmWave之前一直被移动设备所排斥,因为它的短距离和窄波长很容易受到大气条件的影响。一种被称为“降雨减弱”的效应,因为降雨吸收无线电信号并造成干扰。从技术上讲,mmWave指的是微波和红外线之间的频率,在24GHz到300GHz之间。这些电波目前被用于科学研究,武器系统,甚至警察的测速枪。

人们认为26GHz - 100MHz频段是移动网络的最大机遇。然而,正是先前不受欢迎的mmWave特性使得它非常适合5G。这是因为它依赖于微基础设施的使用,比如分布在密集城市位置的小单元。这一点,加上高频段频率将是5G网络的关键特征。因此,mmWave只需要在有限的范围内使用,而短波长可以最大限度地减少来自其他蜂窝数据的干扰,从而提高频谱的效率。mmWave频谱比目前的4G技术使用更高的频率。

毫米波mmWave频率的速度和容量为5G应用提供超强动力

由联合国下属的国际电信联盟组织的四年一次的监管机构和政府会议——2019年世界无线电通信大会(WRC-19),与会代表确定了若干个可用于5G网络的mmWave频段。其中包括24.25-27.5 GHz、37-43.5 GHz、45.5-47 GHz、47.2-48.2和66-71 GHz。对这些波段的正式识别,为全球统一、测试和标准化铺平了道路——降低了成本,缩短了上市时间。这些协定还确保对邻近波段的频谱用户,例如气象服务,实行保障措施。

mmWave频谱的高容量和超快速度将使许多5G应用不太适合低频段。虽然预计大多数商业5G网络将至少提供1Gbps,但是mmWave理论的最大值传输值是10Gbps。GSMA预计,未来15年全球将有5650亿美元的GDP和1520亿美元的税收来自mmWave 5G服务。这相当于该时期所有5G网络预计经济价值的四分之一。

每个国家都有自己的分配频谱给那些希望在这些频段上运营的公司的方式。在美国3月5日举行的最后一轮毫米波拍卖会上,37千兆赫、39千兆赫和47千兆赫频段被拍卖。总销售额达到了75.58亿美元,几乎是之前两次mmWave拍卖的总和的三倍,24GHz频段的总销售额为20亿美元,28GHz频段的总销售额为7亿美元。威瑞森和美国电话电报公司(AT&T)占据了最大的市场份额,共花费30亿美元,获得了数千个新的mmWave许可证。

尽管出现了疫情大流行,各国仍在推进各自的计划,将mmWave频谱分配给出价最高的国家。例如,芬兰电信监管机构Traficom已经宣布,它计划在5月份继续拍卖5G频谱。此次拍卖将包括3张26GHz频段的牌照,每张牌照提供覆盖整个芬兰大陆的800MHz频段,起拍价为700万欧元。注册必须在2020年5月20日前提交给芬兰交通和通信机构Traficom,获胜者可以在7月1日开始网络建设。

最早使用5G毫米波的例子是固定无线接入(FWA)[1]宽带。4G驱动的FWA的速度、可靠性和固定连接的体验往往无法与之相比。数据上限也是一个巨大的障碍,尤其是当你考虑到家庭宽带用户比移动用户消耗更多的数据。Ovum表示,目前英国家庭平均每月消费190GB,到2023年,由于视频流服务、在线游戏和其他应用程序的普及,这一数字将增加到516GB。5G不受4G的限制,可以帮助满足这一需求。

商用5G FWA网络使用mmWave频谱的试验已经达到了1-3Gbps,而分析人士认为,在真实世界环境下,80 - 100mbps的一致性速度是可以达到的。在美国,AT&T和Verizon都在美国主要城市提供5G FWA,为只有一家固定电缆供应商的地区提供了一个现实的选择。尽管如此,英国目前有三家公司在伦敦市中心提供5G FWA网络,而政府则希望在英国一些地区提供最低标准的宽带网络,在这些地区,光纤的商业化推广在经济上并不可行。


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