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任正非说美国选毫米波“押错宝” 究竟怎么回事?


文章作者:www.ipssc.com.cn 发布时间:2020-03-15 点击:1078



任称美国毫米波选举“赌错了宝”

来源:科学技术力量柳叶刀

12月27日,华为语音社区发布任对《华尔街日报》的采访,称美国在5G上存在误判问题。不是美国真的输给了华为,而是时机不对。华为押注于厘米波,而美国押注于毫米波。

根据3GPP R15的定义,5G NR(5G空中接口,即终端和基站之间的通信接口)包括两个频率范围(FR)。FR1的频率范围为450兆赫至6千兆赫,也称为亚6G。FR2的频率范围为24千兆赫至52千兆赫,该频谱中的大多数电磁波波长都是毫米级的,因此也称为毫米波毫米波。

在5G的建设中,中国和世界上大多数国家的5G网络建设基本上是在FR1频段进行的。与FR2相比,它具有频率低、衍射能力强、覆盖效果好等优点,是目前5G的主要光谱。低于3千兆赫的部分包括网络中目前使用的2G、3G和4G频谱。在网络建设初期,可以利用旧址的部分资源实现5G网络的快速部署。

中国在Subb-6G频段建设5G网络,而美国选择在毫米波频段建设5G网络。

然而,美国选择FR2频段作为5G部署的起点,这给自己带来了困难。从技术角度来看,毫米波波段通信仅限于高频设备,支持毫米波的集成电路具有较高的输入成本。FR2位于高频段,可以划分更多的频谱资源,具有超大带宽、频谱干净、干扰小的特点。然而,频率越高,覆盖范围越小,这需要部署更多的基站,并且成本显着增加。“背叛”毫米波美国正面临被孤立的困境。

毫米波技术的研究历史已经超过100年,可以追溯到19世纪末。然而,长期以来,毫米波主要用于军事和射电天文学。近年来,随着5G的发展,毫米波已经成为5G的核心技术之一。5G网络的低频带(Sub-6-6)支持n×1Gbit/s的高速通信,而毫米波频谱支持N× 10Gbit/s的高速通信。美国选择毫米波作为5G网络建设的起点。一方面,美国在发展毫米波方面有其技术优势。美国联邦通信委员会早在2015年就已经计划将28千兆赫、37千兆赫、39千兆赫和64 ~ 71千兆赫的四个频段作为美国5G毫米波的推荐频段。去年2月,高通公司发布了枭龙X55,它支持26千兆赫、28千兆赫和39千兆赫的三个毫米波频段,以及5G NR千兆赫以下的TDD/FDD双模频段。

几乎所有的无线电频谱都被分为军用和民用,一些重要的频带被专用于电视和无线电广播,以及各种导航和卫星。因此,美国选择发展毫米波5G技术的另一个原因是,目前中国推出的Subb-6G频段已经被美国军方和卫星占用,不可能在短时间内将Subb-6G频段快速释放到5G网络。《

《财富》》杂志今年10月报道称,美国供应商ATT、威瑞森和T-Mobile开始向特定市场的消费者提供5G网络,但这些网络用于使用高频谱的基站。从技术上讲,高频频谱提供了最快的互联网接入速度,但覆盖范围有限。在中国和世界其他大部分地区,5G的发展主要集中在中低频,因为较低频谱的基站可以覆盖更广的范围。

IHS Markit的分析师夏羽特拉尔表示,目前,美国市场需要一种频率,而世界其他地区需要另一种通用频率,这让美国处于孤立状态。

深切感受到中国的中频5G网络对美国的威胁,美国国防创新委员会在谷歌的帮助下,对美国5G网络和苏的毫米波配置标准进行了现场测试

中国企业主导5G世界的前景令美国军方感到不安。美国国防创新委员会报告称,部署在海外的美军可能会发现自己通过5G网络发送信号,而整个5G网络都嵌入了中国设备,这将对国防部的行动和网络安全构成严重威胁。

面对可能成为全球广域网标准的中国6G以下通信模式,五角大楼顾问委员会建议美国政府将重点从毫米波转移到要求美国国防部共享其4G频段的500兆赫频谱资源。

特朗普推动发布更多低、中、高频频谱资源用于整体规划

在过去几个月中,美国联邦通信委员会启动了一系列频谱拍卖,因为它渴望兑现特朗普在美国各地建设超高速互联网的承诺。去年2月,特朗普在推特上呼吁,希望美国尽快开发5G甚至6G技术。

推进5G建设,释放频谱资源是关键。也是在去年4月,特朗普在白宫的一次演讲中表示,美国将发布更多无线频谱,并简化通信设施的建设许可,以便在5G领域占据领先地位。

2018年9月,联邦通信委员会宣布《5G快速计划》 (5G快速计划)。文件内容指出,在高频段,美国联邦通信委员会将拍卖24千兆赫、28千兆赫、37千兆赫、39千兆赫和47千兆赫频段,并将尝试释放26千兆赫和42千兆赫频谱资源。

美国联邦通信委员会《5G快速计划》

在中频段,委员会正在考虑释放2.5千兆赫、3.5千兆赫和3.7-4.2千兆赫的频谱资源,为5G网络的建设提供844兆赫的带宽。此外,在低频段,委员会将改善低频段5G服务的使用,目标是改变600兆赫、800兆赫和900兆赫。

上个月,美国联邦通信委员会发起了新一轮毫米波频谱拍卖。此次拍卖涵盖37.6千兆赫至38.6千兆赫、39.6千兆赫至40千兆赫和47.2千兆赫至48.2千兆赫频段,总频谱为3400兆赫,共个许可证。

2020年,美国联邦通信委员会还将举行两次中频段频谱拍卖,包括计划于6月举行的3.5千兆赫频谱拍卖和计划于下半年举行的3.7千兆赫~ 4.2千兆赫频谱拍卖。该委员会计划在2020年底前拍卖3.7至4.2千兆赫频段的280兆赫频谱,同时保留200兆赫以上的频谱用于广播。

美国巨头被锁定在5G频谱控制的“口水战”中。

根据《福布斯》杂志去年9月的报道,美国第三大无线运营商T-Mobile以巨额资金成功收购了美国第四大无线运营商Sprint,从而拥有了相当数量的5G频谱,这可能会加速5G网络在美国的部署。

然而,事情的发展并不那么简单。几乎与此同时,英国《金融时报》披露,美国政府拍卖5G频谱引发了苹果、微软、脸书和谷歌等科技巨头与爱立信等公司之间的纠纷。

截图自《金融时报》

如前所述,联邦通信委员会一直在计划发布高、中、低频段的频谱资源,并推动了一系列频谱销售。然而,最棘手的问题是6千兆赫左右的频带。美国联邦通信委员会已经为无线网络开通了6千兆赫的频带。《金融时报》表示,包括苹果、微软、脸书和谷歌在内的11家科技公司支持委员会的决定,但爱立信和其他公司担心这个频段可能会干扰他们现有的通信卫星。

一场类似的公众斗争在C波段(4 ~ 8千兆赫)爆发。几个广播公司使用C波段通过卫星上传和下载内容,但是联邦通信委员会希望将它用于5G。但是国家海洋和大气协会抱怨说,开启24千兆赫的频率可能会干扰其气象卫星。

毫米波仍然是确立其在未来通信领域地位的关键。

一般来说,5G网络的毫米波产业链还处于初级阶段,离成熟业务还有一定的距离。关于毫米波,最大的异议是高频信号传播时间短

从带宽的角度来看,6千兆赫以下的LTE最大可用带宽仅为100兆赫兹,这意味着数据速率最高只能满足1吉比特/秒的下行链路,但移动应用在毫米波频段的最大带宽达到400兆赫兹,传输速度达到10吉比特/秒以上。其次,从频谱资源来看,毫米波频段更加丰富。随着早期通信领域的快速发展,30千兆赫以内的频谱资源几乎耗尽。世界上几乎所有的运营商都面临着频谱资源短缺的问题。LTE和5G之间的冲突越来越明显。因此,未开发的毫米波必将成为未来移动通信领域的“新大陆”。

毫米波技术可能会成为未来的“热门”技术。以空中网络为例。它利用中低轨道卫星网络实现高速覆盖,在世界上没有死角。它正在成为继物联网之后的一个新的研究热点。欧洲和美国等发达国家已经开始规划和部署高速航空网络。发展高速空中网络的关键是高速数据传输和网络技术。为了支持这种高吞吐量和千兆位每秒的数据传输,大带宽的毫米波通信技术成为首选。此外,与微波低频带相比,毫米波系统和天线的体积和重量将大大减小。

在北美,美国的ATT和威瑞森等运营商积极参与高频5G技术的开发。ATT通过收购光纤塔获得了39千兆赫左右的频带资源。威瑞森在美国国家仪器公司的支持下,于2017年3月展示了世界上第一个28千兆赫的威瑞森5G无线原型系统。在亚洲,日本的NTT docomo和韩国的KT都将高频纳入了5G网络的技术测试。值得注意的是,就主要设备而言,北美、日本和韩国目前处于毫米波系统研究的前沿,因此制造商设备的频段主要是北美、日本和韩国。

中频带网络是中国5G网络建设的基础,但毫米波研究是追求更高速度和更大带宽的重要环节。工业和信息化部也于2017年7月批准了24.75 ~ 27.5千兆赫和37 ~ 42.5千兆赫的5G技术研发测试。专家指出,频谱是移动通信行业最基本的生命线。为了促进5G毫米波产业的发展,有必要明确我国毫米波的频谱规划和划分。

截图自:工业和信息化部

任之前称华为“赌”厘米波,但在毫米波领域也有很大潜力。在去年的开发者大会上,华为展示了它使用折叠屏幕手机华为伴侣X通过毫米波技术与基站通信。该手机上的5G多模芯片巴龙5000不仅支持6G以下的低频,还支持26GHz和28GHz的高频,表明华为在5G毫米波领域也有技术优势。

此外,从2019年11月初举行的5G创新峰会论坛上了解到,华为和中兴已经完成了通信设备制造方面除终端领域以外的5G毫米波关键技术的功能、射频和现场性能测试,这也支持了中国的毫米波规划。

Conclusion

Trump在最近访问位于德克萨斯州奥斯汀的苹果工厂时,问库克是否可以让苹果参与美国5G的建设,该工厂被媒体无情地嘲笑为“无知”。事实上,目前世界上5G设备的主要供应商是华为、中兴、诺基亚和爱立信,而只有高通等5G芯片制造商留在美国。设备供应商的缺乏,加上5G网络毫米波产业链的不成熟和商业上的困难,使得美国的5G建设面临困境。

然而,就毫米波技术本身而言,不可否认它的未来价值。在中低频5G网络建设方面,中国确实抓住了机遇,但毫米波研究仍然是获得更高速度和更大带宽的关键。

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