5G混戰(zhàn) 美日中歐如何搶占頻譜資源？
日前，F(xiàn)CC投票通過了5G毫米波頻段的頻譜分配。
在美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)一致投票通過在毫米波頻段為5G分配近11 MHz頻譜之后，一批美國政府機構和企業(yè)承諾將投資研究5G蜂窩網(wǎng)絡。
支持者聲稱這個行動將會使美國在全球競賽中處于領先，并將在1GHz以下到60GHz以上頻率提供廣泛的下一代蜂窩服務。然而，中國、歐洲、韓國和日本等國家和地區(qū)幾年前就創(chuàng)辦了協(xié)會來開展5G工作。
美國參與該項計劃的公司專家對此表示稱贊，并對全球5G頻譜和研究工作的協(xié)調持樂觀態(tài)度。
這個計劃基于美國國家科學基金會的一個名為“先進無線研究計劃(AWRI)”的新項目。AWRI旨在建立四個大型5G測試平臺，企業(yè)、政府和學術研究人員可以據(jù)此研究下一代蜂窩技術和服務。
這些測試平臺將由AWRI下的“先進無線研究方案平臺(PAWR)”協(xié)會創(chuàng)建。該協(xié)會工作目標涉及許多5G技術，包括：利用小蜂窩在幾個城市街區(qū)實現(xiàn)高達100Gb/s數(shù)據(jù)率的毫米波;6GHz以下頻段的動態(tài)頻譜使用;帶無線邊緣的有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡架構;大規(guī)模移動網(wǎng)絡的架構和管理技術;通過遠程無線網(wǎng)狀網(wǎng)使用空白信號頻段傳輸Gb/s鏈路的技術;測量和監(jiān)控無線網(wǎng)絡性能、安全性和可靠性的新方法;未來蜂窩應用和服務。
美國國家標準技術研究所(NIST)在6月開始了一項計劃，以了解無線研究當中的分歧。下一代通信路線圖希望于10月提交一份涵蓋波形、天線、協(xié)議、安全、頻譜和架構等領域在內的綜合文件。NIST還創(chuàng)建了一個5G毫米波信道模型聯(lián)盟。
高通和英特爾的專家指出，在全球范圍內將5G服務劃分到1GHz以下至60GHz以上的低、中、高頻段已經(jīng)形成共識。他們還樂觀地表示，監(jiān)管機構將會為5G選定比LTE更少的頻段——目前的4G網(wǎng)絡在全球總共有40多個頻段。
但是目前各公司就5G頻譜分配仍有巨大分歧。
在毫米波頻段，F(xiàn)CC一致投票決定為5G保留28GHz、37GHz、39GHz以及64GHz到71GHz的新未授權頻段。在1GHz以下頻段，美國預計將會使用600MHz空白電視信號頻段。主流5G服務預計將使用3.5GHz頻段。
在歐洲，無線電頻譜政策組已經(jīng)發(fā)布征求意見，將3.4至3.8GHz和700MHz用作5G頻段。此外，據(jù)說歐洲已為5G預留了32GHz頻段。在中波段，中國預計將使用3.3GHz，而日本可能使用4.4到4.9GHz。
英特爾通信政策執(zhí)行董事兼副總法律顧問Peter Pitsch表示，5G頻譜不太可能比LTE頻譜更加分散?？紤]到高頻段設備開發(fā)的復雜性，最開始的部署可能會集中在少數(shù)頻率范圍。
不同的5G服務可能會合并到特定頻段。“例如，某些窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB IoT)應用可能會限制到1GHz頻率以下。ITU-R目前正在為5G研究各種頻率范圍，在2019年世界無線電通信大會可能做出決定。”他表示。
美國聯(lián)邦通信委員會在對頻段做出一致表決的同一天，發(fā)布了一份278頁的有關毫米波計劃的詳細文件，高通Brenner表示。
他認為，F(xiàn)CC的決定將在世界各地形成連鎖反應——每個人都想***擁有5G，因此世界各地都想***部署5G。“頻段全球統(tǒng)一將能實現(xiàn)***的規(guī)模經(jīng)濟，但這在我們的生活中卻不切實際。”他補充說。
LTE使用5MHz信道，這導致了許多的排列組合，每個國家都有不同的頻譜劃分。
這也可能在一定程度上在5G的中頻段發(fā)生。然而，在毫米波頻率，5G服務將采用寬頻段。盡管一些國家可能不會使用美國的28GHz頻段，5G的一致性也會比LTE高。
5G漸近：蜂窩物聯(lián)網(wǎng)先行一步
高通前不久在上海移動通信世界大會中國移動展臺上展示了5G基站和終端原型。這個系統(tǒng)基于FPGA和DSP設計，用于測試2018年后可能出現(xiàn)的3GPP新標準。
在3GPP確定了針對物聯(lián)網(wǎng)的LTE超低功耗版本標準后，這個消息就馬上出來了。隨著物聯(lián)網(wǎng)新規(guī)范的出臺，3GPP將提供更多支持，加快專注移動寬帶應用的***階段5G標準的發(fā)布。這有可能為后續(xù)(2020年左右)第二階段規(guī)避掉5G物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范等問題。
高通透露其5G新空口(New Radio，NR)原型將會支持兩個關鍵特性：寬于100MHz支持3Gb/s以上數(shù)據(jù)速率的信道帶寬，以及延遲低至1ms的集成子幀。
這個系統(tǒng)的工作帶寬為3至5GHz。該公司早前公布了一個單獨的28GHz原型系統(tǒng)，用于試水日后28至60GHz或以上的5G系統(tǒng)。
3GPP自四月以來就開始聽取5G空口的提議，并計劃在明年年初篩選出可取方法。LTE當中寬于20MHz鏈接的信道將很可能包含在最終的5G規(guī)范中。這些信道將與天線陣列和高階調制方案相結合，提供更快的數(shù)據(jù)速率。
為了降低延遲，5G也可能將上下行鏈路通信集成到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)幀，從而應答信號將在接收到傳輸之后自動發(fā)送。這種方法可以將現(xiàn)在LTE的8ms延遲縮短到1ms延遲。延遲減小可以實現(xiàn)許多新的應用，包括網(wǎng)絡切分或讓一個鏈路在多個共享應用之間快速切換。
3GPP正在通過加寬信道和重新設計子幀，實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率，來提供更多的支持以啟動5G工作，高通研究部門負責5G的資深工程總監(jiān)John Smee透露。其他可能在早期被定義的相關內容包括大規(guī)模MIMO天線的細節(jié)，以及更高效的6GHz以下和20GHz以上頻段的信道編碼方案和支持。
涉及關鍵任務和物聯(lián)網(wǎng)服務的詳細信息可能會推到5G標準的第二階段。高通認為5G將為不同類型的無線服務提供多種傳輸時間間隔支持。
3G和4G是為了直接為相同市場提供更高效的服務，而5G的目標是實現(xiàn)新的商業(yè)模式、產(chǎn)品種類和尺寸，如VR頭盔。高通正努力創(chuàng)造一個靈活的標準來適應不同的場景。
并不是只有高通在研發(fā)專注于移動寬帶未來的早期5G原型。日前，愛立信也宣布了從五個方面將運營商系統(tǒng)升級到5G類服務的軟件插件計劃，包括大規(guī)模和多用戶MIMO天線陣列、減少延遲、無線接入網(wǎng)虛擬化和智能路由。明年將會有產(chǎn)品推出。
愛立信4G/5G產(chǎn)品組合戰(zhàn)略經(jīng)理Antti Keintola表示，愛立信已經(jīng)有了一個5G無線測試平臺，并在日本、韓國、瑞典和美國部署了無線電原型進行現(xiàn)場試驗，在某些案例中實現(xiàn)了超過25Gb/s的峰值下行鏈路吞吐量。
該降延遲軟件可以在現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡上將20到80ms典型延遲減半。
運營商和芯片和系統(tǒng)提供商一樣，都熱衷于獲得5G的優(yōu)勢。韓國和日本電信運營商已經(jīng)宣布計劃在2018到2020年的重要活動中進行試驗，盡管到那時標準可能還不夠完善或者剛剛出來。
雖然5G標準兩年后可能還不會出來，3GPP日前已完成了其4G物聯(lián)網(wǎng)標準的制定，特別是Category NB1，其原名為Cat M2。該規(guī)范訂立的目標是在200MHz信道上實現(xiàn)200kb/s的***數(shù)據(jù)速率，但平均速率可能為40kb/s左右。
與現(xiàn)在的10Mb/s Cat 1和明年的1Mb/s Cat M1(eMTC)不同，Cat NB1將不支持語音或移動功能。該蜂窩規(guī)范旨在和Sigfox和LORA等超低功耗、低成本的標準相競爭。
Sequans和高通等供應商表示，它們將通過對Cat 1或Cat M的現(xiàn)有芯片升級固件來支持該規(guī)范。新規(guī)范對運營商來說意味著需要新硬件，因此該規(guī)范預計到2018年年初都不會出來。一旦芯片制造商看到有市場需求，它們就會提供針對低成本和功耗的Cat NB1優(yōu)化的芯片組。
Cat NB1可以和2G或4G頻譜一起使用。3GPP以前也將擴展覆蓋GSM(EC-GSM-IoT)批準為3G網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)可選方案。
多樣化的規(guī)范為服務提供商提供了多種選擇。世界各地的運營商采用了各種2G、3G和4G計劃用于蜂窩IoT。
3GPP簡要說明了三種新物聯(lián)網(wǎng)蜂窩規(guī)格的差異。
5G測試：測試測量廠商側重點在哪里?
5G蜂窩通信將是新產(chǎn)品開發(fā)的驅動力。然而，5G部署尚未有標準，沒有人知道***的規(guī)格如何。相關共識表明5G將會采用大規(guī)模MIMO(多入多出)天線(每個基站可能有幾十或幾百個天線)，每個天線都有自己的頻譜和調制方案。
從IEEE微波周上的演講稿和展覽中很容易產(chǎn)生這種印象。數(shù)據(jù)通信信道變密是一個共同主題：如果不能在毫米波頻段的頻譜上找到的信道帶寬，那就在較低的頻率上考慮載波聚合。例如，WiFi和LTE將有可能在同一個塔上“并存”。
正交頻分復用(OFDM)是一種將更多數(shù)據(jù)信道放在給定頻率范圍內的方法，是德科技互聯(lián)網(wǎng)基礎設施解決方案組副總裁兼總經(jīng)理Mark Pierpont表示。OFDM是一種調制技術，它可以在分配帶寬內利用多個載波，并能實現(xiàn)10Gb/s數(shù)據(jù)。每個載波利用一種可用數(shù)字調制技術，例如 BPSK或QPSK，或256QAM或1024QAM。
儀器制造商們的重點已經(jīng)轉向軟件開發(fā)。“不再有更多箱子。”Pierpont指出。
是德科技把重點放在軟件上，是為了讓設計人員更容易探索新的領域。其目標是設計測試和測量儀器來幫助工程師分析射頻問題，例如噪聲和傳播延遲。
其他測試和測量設備廠商注意到了解決更高頻率和帶寬的需求。NI LabVIEW工具現(xiàn)在已能進行5G建模。其設備將能表征工作在70 GHz E頻段的設備，以及使用60GHz 802.11的設備。
安立和羅得與施瓦茨這兩家公司在IMS上都展示了高頻矢量網(wǎng)絡分析儀。安立的Shockline VNA可以監(jiān)測55至92GHz的E頻段RF性能。羅德與施瓦茨強調的是802.11建模進展。另外，采用72至75GHz頻段的汽車雷達***挑戰(zhàn)，羅德與施瓦茨公司部門市場經(jīng)理Faride Akretch表示。
