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Dell’Oro View:5G技術發展的下一步是要求6GHz頻段的容量



市場研究公司Dell’Oro Group副總裁兼分析師Stefan Pongratz在最近的博客文章中分析了5G技術未來發展所需的頻譜。 根據預測,在未來十年中,移動數據流量預計將增長15-25倍,並且現有的中頻帶和Massive MIMO技術不足以應對這種流量增長。

以下是本文的主要內容:

由於現在5G已全速部署在6Ghz以下的頻帶(包括低頻帶和中頻帶)中,因此重點正在轉移到頻帶的下一個前沿。 即使從經濟和技術角度來看,與Massive MIMO結合使用的中頻帶也取得了巨大的成功,以比最初設想的低得多的資本支出實現了更大的總容量和吞吐量增長,但是基線情況表明,移動數據未來十年,流量預計將增長15-25倍,到2030年每月將超過1ZB。儘管考慮到經濟限制,大規模MIMO和低於6Ghz的頻譜將帶來5倍的潛在15倍增長運營商面臨的挑戰可能不足以滿足未來十年的容量需求。

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因此,現在所有人都將目光投向了下一代5G頻譜(也稱為6 GHz頻帶頻譜(5.925-7.125 GHz))。 聯邦通信委員會(FCC)最近宣布了一項計劃,將6GHz頻段中的1200MHz頻譜用於未經許可的使用。 為了最大程度地提高整體效率以及對無線經濟的潛在影響,其他國家和地區必須考慮在6GHz頻段的未許可頻譜和已許可頻譜之間採取更為平衡的方法。 WRC-23 IMT徽標位於6425-7025MHz頻段,將為服務提供商提供實現5G願景的堅實基礎,同時為消費者,企業和行業提供600MHz的增量無執照頻譜,以管理日益擁擠的WiFi網絡。

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基準情景假設,未來十年移動數據流量將增加15-25倍。 儘管與前幾十年的增長率相比,這個數字最初似乎相對較慢,但現實情況是,預計到2030年,我們將消耗與智能手機時代的前20年一樣多的數據流量。

這沒有魔術。 從最初的1G網絡到今天的5G網絡,運營商已經掌握了三種基本工具來應對容量的增長,包括引入更高效的技術,部署更多的蜂窩基站以及使用更多的頻譜。

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隨著移動通信行業的發展,這些增加容量的手段的作用隨時間而變化。 但是,不變的主題是:摘下了低掛的水果,很難獲得顯著的收益。 越來越大。

假設所有其他條件保持不變,則從4G過渡到5G可使頻譜效率提高20%-30%。 每年部署的全球宏基站數量正以高個位數的百分比增長。 小型小區的部署正在加速,但是同時,沒有波束成形技術的同信道緻密化會增加基站之間的干擾,從而限制了增長空間。

大規模MIMO和波束成形技術通過增加站點天線的數量,解決了與小型蜂窩小區密集化相關的干擾限制,使運營商可以優化定向到目標用戶的射頻信號,同時將對其餘用戶的干擾水平降至最低。

因此,從技術角度來看,大規模MIMO和波束成形是容量工具包中次之最有效的解決方案。 此外,更多的目標波束正在擴大基站的小區範圍,使運營商可以在更高的中頻帶上實現等效的2GHz LTE覆蓋,從而減少了添加更多站點以補償更高的工作頻帶的需求。 需要更高的路徑損耗。

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此外,由於移動基礎設施投資與無線資本強度之間的耦合仍然很強,這意味著有限的運營商收入增長最終將影響運營商增加資本支出的能力,因此中頻帶Massive MIMO對其頗具吸引力,這不難理解。 容量增加和無需添加更多站點而產生的每位成本優勢的結合,構成了成功的基礎,大規模MIMO大規模MIMO技術將在2019年佔5G移動基礎設施市場的70%以上。

毫不奇怪,大規模MIMO的前景仍然令人鼓舞,這表明運營商將使用32T32R,64T64R以及最終使用128T128R天線,以盡可能多地從這一寶貴的中頻帶頻譜中榨取更多容量和價值。 確定當前時刻的確切增長空間具有挑戰性,但這並不是無法想像的。 根據頻譜資產的不同,有效的Massive MIMO策略還可產生5至15倍的增長。

無論如何,到2030年,中頻帶的Massive MIMO不足以應付每月移動流量超過1ZB的基線情況。它當然不能應付任何破壞性設備的引入,這將刺激行為的改變。使用移動網絡和視頻流量消耗。 儘管視頻消費量在2019年佔據了移動數據流量的最大份額,但普通智能手機用戶仍然每天僅花費約20分鐘在移動網絡上觀看流式視頻,而基線預測基於以下假設:到2030年,普通智能手機用戶每天花費不超過45分鐘觀看4K視頻。

支持無執照頻譜的人傾向於將6GHz頻段的大部分或全部分配給無執照應用,這意味著他們預計移動數據消耗增長的放緩將比普遍預期的要快得多,或者毫米波技術可以解決預期的短缺重要角色。

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隨著2020年安裝和部署的毫米波基站數量將超過100,000,毫米波智能電話設備已經具有Gbps性能。 因此,大多數人認為基於5G NR技術的毫米波的發展速度比最初預期的要快。 快多了。 同時,對於大多數處於早期和晚期的運營商來說,經濟優勢還不足以讓他們在更大的城市地區部署毫米波系統,並且在資本支出有限的情況下,該技術仍然無法處理整個移動數據流量的很大一部分。 即使將預測上調,在未來五年中,5G毫米波系統仍將佔不到無線電設備出貨量的5%。

但是,通過600MHz 6GHz頻譜和基於EIRP的宏基站,運營商將能夠使用現有的宏蜂窩網絡來利用波束成形技術來部署Massive MIMO系統,從而為運營商提供更多的功能,並且不僅能夠應對基線增長在資本支出有限的情況下,我們對未來十年進行了預測,並且還有一定的餘地來應對新破壞性設備的引入或比預期更多的物聯網/固定無線接入用例。

從速度角度來看,IMT-2020標準和願景中更重要的要求是5G網絡應始終能夠隨時隨地為所有用戶提供100 Mbps的數據速率。 因此,除了規劃網絡容量外,運營商還需要設計網絡,以在每個小區和每天提供一致的體驗。

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簡而言之,我們不知道未來十年將實現多少5G願景。 但是我們確實知道運營商可以使用哪些工具來應對從MBB到eMBB和物聯網的持續過渡。 儘管移動網絡的增長速度可能比預期的快得多,並且頻譜政策需要考慮替代方案,但是如果人們每天花費超過5%的時間在移動網絡上觀看視頻,該怎麼辦? ?