中国科学家提出6G发展新频段 原来三大运营商的频谱不同竟能影响上网速度

微观人 2021-12-27

运营商5g通信支持频段

2210 字丨阅读本文需 6 分钟

记者近日从中国科学技术大学获悉,该校徐正元教授领衔的联合团队,日前在国际学术期刊《数字通信与网络(英文)》上发表了一篇名为“拍赫兹通信:用于无线通信的光谱融合”的研究论文,为第六代移动通信(6G)的发展提供了新思路。

第五代移动通信(5G)已进入商业化部署阶段,各国纷纷瞄准未来6G移动通信展开相关研究工作,力图抢占技术“快车道”。为实现全频谱和空间全覆盖的终极目标,在梳理所有可用的无线通信频段,排除具有强辐射且对人体有害的X光波段以及太赫兹频段后,拍赫兹频段成为仅剩的可用通信频谱资源。

拍赫兹通信拥有超大带宽和超高空间分辨能力,能兼容匹配多种形态的新型移动终端和空天地海的全空间应用场景,比如室内超大带宽互联、高精度定位、大规模工业机器通信、车联网、水下物联网、空间互联网等,满足人机物的互通互联。

近年来,针对特定应用场景,学术界和产业界曾尝试以多种光波作为信息载体的无线光通信技术,但这些技术仅使用拍赫兹频段内的碎片化频谱,严重制约了通信网络全局资源的优化,也不能很好地适应多种应用环境和不同类型终端,甚至无法满足用户特殊的信息安全和抗干扰要求。

上述研究首次提出了拍赫兹通信新体系框架,突破了传统肉眼视觉的光谱分段方法,有机融合红外光、可见光和紫外光多段频谱,实现拍赫兹全频段的有效开发利用。通过频谱感知智能选择波长与空间通道,该研究揭示了全频段信号传输特性和环境噪声影响,展现了拍赫兹通信在室内、室外和水下等全空间场景下的通信距离和数据速率性能极限,比如室内速率高达几十太比特每秒(Tbps)、水下距离远至500米,并挖掘了拍赫兹载波潜在的偏振和角动量维度特征以用于信号调制与复用,能实现通信链路和网络的灵活智能配置,服务于全息通信等新型高速业务与应用。

三大运营商,都用了哪些频谱?

众所周知,在移动通信中,频谱是最宝贵的资源,非常稀缺。频谱资源的管理和良好利用,是各大运营商的头等大事。

国内三大运营商到底给2G,3G,4G和5G使用了哪些频谱,分配了多少带宽?这直接决定了不同制式的覆盖和容量。

下文将使用不同的颜色的色块表示不同运营商的频谱,如下图所示。色块上有缩写,其中:NR=5G NR,L=FDD LTE,TL=TDD LTE,U=UMTS,G=GSM,C=CDMA。

好,下面进入正题。

1. 700M

700M频谱虽然带宽不大,但胜在频段低,传播损耗小,覆盖性能好,被称为“黄金频段”。由于部分带宽被电视业务占用,目前广电正在清频中。

在上行边缘速率1Mbs下,700M 4T4R的小区半径超过了4500米,是3.5GHz 64TR小区的2.4倍,仅需50万站就可以形成全国连续覆盖。

中国移动已经和广电达成了“共建共享”协议,意图借用700MHz频段来低成本地实现5G在偏远地区的连续覆盖;广电则可以得到移动在技术上的支持,同时也缓解了其5G从零开始建设的资金压力。

目前广电拥有约7000余个电视塔,每个高度100米以上,发射功率超过了1000瓦,覆盖范围及其远,甚至能从本省干扰到外省,清频工作道阻且长,因此该频段上5G的部署还尚待时日。

2. 850M

850M频谱带宽仅有11M,带宽虽小,也以覆盖见长。该频段作为远古时代CDMA的遗产,曾经承载了电信的2G和3G覆盖,目前已不断向LTE重耕,蜕变为4G的基础覆盖网络。

3. 900M

900M频谱的可用带宽也不大,同样以覆盖见长。作为全球最早使用,业务最为繁忙的无线频谱,被中国移动用作2G和4G的基础覆盖,同时也是物联网制式NB-IoT的主力频段;中国联通更是在自己这狭窄的11M带宽内同时塞进去了2G,3G和4G,作为这些制式共同的基础覆盖层。

基于900M目前错综复杂的使用情况,可以预期其重耕做5G的时间将非常靠后,适用于承载mMTC和uRLLC业务。

4. 1800M

1800M频段带宽足,目前三大运营商都作为4G的主力频段使用。由于4G用户数正如日中天,现阶段无法重耕为5G,电信和联通作为NSA锚点。

5. 2100M

2100M频段,曾经是3G的核心频段,现在已全面转型到了4G。电信拥有的20M带宽全部用作4G,联通拥有25M带宽,其中5M用于3G,剩余的20M也用于4G。另外,该频段还有15M带宽未分配。

在现阶段,电信和联通把4G 2100M和1800M用于5G NSA锚点;在以后,会再申请10M未分配的带宽,共计55M带宽,采用共建共享的方式部署50M的5G,作为作为郊区和农村地区的覆盖主力。

6. 1900M

1900M频段是夹在1800M上下行之间的一段TDD频谱,和1800M相邻的左右两端各5M隔离,剩余的30M带宽全部被中移用作TD-LTE。

7. 2000M

2000M频段是夹在2100M上下行之间的一段TDD频谱,共有15M带宽,全部被中移用作TD-LTE。

话说中国移动用户多,频谱需求大,确实很适合于采用TDD双工方式来灵活利用零散频谱。

8. 2300M

2300M标准频谱共有100M带宽,目前70M被中移用作4G,仅用于室内覆盖。

9. 2600M

2600M是中国移动的5G主流频段,带宽达160M,频率也不算太高,可提供高速数据业务,覆盖也不成问题。

目前移动把其中的60M来专用作TD-LTE,另外的100M用作5G,同时把其中的40M和4G动态共享。也就是说,在这160M带宽上,5G和4G最多都能使用100M带宽!

由此可见,移动的4G频谱是真的多,足以支撑其大量用户的高速上网业务。

10. 3500M

n78可分为三段,3300~3400MHz,3400~3500MHz,以及3500~3600MHz,是电信和联通的5G主力频段。

3300~3400MHz由电信,联通和广电这三家共建共享,作为5G室内覆盖使用。

3400~3500MHz归属于电信,3500~3600MHz归属于联通,这两家在这200M带宽的基础上共建共享,抱团取暖来抵抗移动的凌厉攻势。

11. 4900M

中国移动在4900MHz频谱上有100M带宽,带宽是挺大,但该频段频率高,传播损耗大,因此中移并未将其作为5G的主力频段,主要规划用于物联网,垂直行业应用,以及热点地区的容量增强。

广电在该频段拥有60M带宽,但这家新晋运营商除了频谱之外一无所有,以后将和移动共建共享,背靠大树好乘凉也不失为一个非常好的选择。

从上述频谱使用情况来看,移动,联通和电信这三家的2G普遍只剩下低频段基础覆盖,移动的3G已经退网,现在是4G的时代,在不久的将来,5G将占据统治地位。

文章来源: 科技日报,无线深海

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