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终端厂商及运营商针对“5G商用计划提前”的布局详解
左小木 | 2018-04-16 19:06:11    阅读:2374   发布文章

5G作为继4G之后又一次数据传输和信息通讯上的大提速和功能大补充,当下诸多产业应用都期待5G能为当下诸多涉及数据传输和信息通讯的应用场景带来突破性解决思路。而由于在2017年NSA(非独立组网)标准的产生及不断推进,世界各大运营商也针对各自未来规划加紧布局和调整,针对早先3GPP发布的5G路线图而言,5G商用很可能会再次提前。由此也再次带来了针对应用场景、频段分配及运营商布局策略等问题的思考。

在第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业和技术展望研讨会上,Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇先生就相关问题进行了分析和分享。

5G三大应用场景

如图1所示为ITU、3GPP所公认的未来5G的三大应用场景包括增强型移动宽带、5G时代的IoT及高可靠低时延场景。

图1 5G三大应用场景

其中,5G时代的IoT一定区别现在4G时代。我们现在谈到的NB-IoT、eMTC、Cat-M1都是基于4G LTE时代的IoT,这样的mMTC也可以理解为基于5G标准的IoT。而高可靠低时延应用场景包括现在的自动驾驶、AR/VR等诸多对可靠性和实时性要求很高的应用场景。

手机应用5G面临的挑战

增强型移动宽带仍是5G的主要应用场景,同时也面临众多挑战,现以手机为例进行分析,主要有以下三大挑战:

1)由于要支持5G,还要向下兼容3G、4G,所以会加入更多新的区别于传统4G的射频半导体器件,包括滤波器、开关、功率放大器,以及整合起来的前端模块,这也是来自于新的5G频段、标准及调试方式的需求。

2)频段的定义是又一难题。除了新定义的5G频段以外,还会有一些4G频谱在2020年,甚至之后重更到5G,这就要求新的射频器件要在现有的4G射频半导体基础上同时支持5G-NR标准。

3)基础设施方面同样会有新的挑战。例如现在毫米波在5G上的商用,毫米波在目前来看,在中国商用可能还需要3-5年的时间,而在应用比较靠前的美国,今年已经毫米波在5G的商用,这个场景叫作FWA(Fixed Wireless Access,固定无线接入)。FWA并不是传统意义上手机这样的移动终端的应用场景,因而美国基于毫米波的5G并没有应用到移动制式设备或场景,同时也带来了区别传统移动设备的基础设施需求。

国内宽带最后一公里选用的是光纤入户方式,这就要求光纤必须和楼宇相互连接,光缆必须要埋在地下。而现在美国用毫米波FWA(Fixed Wireless Access,固定无线接入)来解决最后一公里的问题不再需要有线,但是采用这种方式的话,你在家里面的接入设备只是一个固定接入设备,不是一个可移动的设备,而且也不是一个电池供电的设备,是一个需要电源供电的设备。而这是区别于真正5G移动智能手机的另外一个应用场景。

4)在系统架构方面需要更多考虑前端架构如何实现,包括你需要几根天线、如何做天线分工。在未来5G的手机通信中,除了单纯的射频半导体的影响,更多地需要考虑系统架构,以天线分工为例,要实现更好的天线分工需要有天线分工器、多工器等,未来在5G的前端架构中,除了PA、滤波器、LNA等传统的射频收发器件以外,你需要更多考虑的是前端的天线如何分配,多工器如何更好地支持载波聚合。而由于天线分工器有不同的组合(不同频段、不同功能性的组合),所以在未来5G智能手机中,天线的分工会是占比相当大的设备器件,这也是伴随着5G衍生出来的新设备前端器件。除此以外,因为你的天线越来越多,但你手机上还希望一根天线的覆盖更宽的范围,未来在5G时代天线调谐技术相比较4G时代会用得更多。

5G商用时间提前

如图2所示为3GPP对于整个5G应用的路线图时间划分。从图中可以看到,自2018年起,所有国家运营商都开始做试商用,但真正大规模商用还是要到2020年下半年,甚至要到2021年。

图2 3GPP对于整个5G应用的路线图时间划分

Qorvo亚太区移动事业部市场战略高级经理陶镇先生表示,从现在开始到2019年上半年,更多的运营商会做5G的试商用,这主要是因为之前还没有真正的标准。而随着2017年12月份NSA(非独立组网)第一版标准的制定,2018年6月将完成第一版SA(独立组网)标准制定,由此将会加速5G网络商用步伐。从2019年下半年到2020年会有更多基于3GPP的第15个版本的5G商用,可能在某些国家会有大规模的商用,包括中国现在三家运营商的目标都是希望在2019年下半年、2020年初正式实现5G商用。但是在此期间,运营商肯定会有不同制式的规划,目前在全球只有中国移动和中国电信两家会走独立组网路线,其他所有运营商目前的规划都是走非独立组网。2020年到2021年就是真正的5G大规模商用,所有支持5G的独立组网以及非独立组网的终端网络在2020年都会完成商用。

另外,采用非独立组网形式对射频前端也产生一定影响。由于非独立组网依靠LTE作为核心网,所有的语音通信层、控制层都是LTE,数据层是5G数据,这就意味着射频前端必须有一个LTE通道,无论是哪一个频段,还必须有一个5G的通道在同时上下行工作,这必然会带来相互干扰的问题。

据陶镇先生分析,在当下阶段,包括高通、英特尔、海思等主流芯片公司在移动的芯片中可能会把5G-NR全新的收发机芯片和4G的LTE芯片做成两个芯片。到了2019年之后,我们看到会有更多基于5G-NR模块的产生。

全球运营商的布局

SA与NSA的抉择

从目前规划来看,绝大多数运营商走的都是NSA,只有国内中国移动和中国电信走的就是SA。而为什么会有不同的选择呢?尤其是国内两家运营商为什么会独爱SA,这个问题也很有必要在此拿出来分析一下。

从成本的角度来讲,NSA占有很大优势。要做一个SA的布网需要全部重新投入,包括你的核心网、接入网、数据链网都是基于5G-NR,投入相当大;而NSA的则可以基于4G-LTE的核心网和接入网,只需在数据层做5G的基站部署。

从功能来讲,SA扳回不止一分。很多人认为5G相较4G而言就是速度快,但是从运营商的角度来看,除此之外,5G还有4G时代诸多不能实现的功能,例如网络虚拟化管理、网络切片功能。所以从这方面来说,NSA的组网方面还不能算完整的5G网络,NSA只是真正到5G商用中间的一个过渡,未来大部分国家商用5G网络都会过渡到SA,这也是为什么中国移动和中国电信第一步就选择做SA的原因。

频谱规划

目前5G部署走在前列的有中国、美国、日本和韩国这四个国家。其中,中国目前在6GHz以内有两个频段,包括3.3GHz~3.6GHz的300MHz的带宽,以及4.8GHz~5GHz的200MHz带宽,具体三大运营商如何分配还有待相关规定出台。

在国外,日本和韩国在2020年会商用厘米波段这个频谱,具体是在3.5GHz和4.8GHz两个频段。而美国由于没有厘米波的频段可用在移动通信领域,它的频谱是从3.5G到3.7G 150兆,再往上都不是用在移动通信,因而其重点放在毫米波的应用上。当然美国监管部门在讨论未来要开放更多的C波段频谱到5G,不过还没有一个准确的时间点。

 Qorvo关于5G商用发展计划

Qorvo从2017年开始开发了第一款基于5G NR新标准的射频前端模块,目前在支持5G智能手机这一块,陶镇先生表示,无论是走独立组网还是非独立组网,无论是从技术的角度还是支持的角度都已经做好了准备。在2018年2月,中国移动发布了“5G终端先行者计划”,基于“5G终端先行者计划”,中国移动联合全球20家终端产业合作伙伴,预计于2018年底前推出首批符合中国移动需求的5G芯片,2019年上半年发布首批5G预商用终端,包括数据类终端、智能手机等产品,Qorvo也被邀请加入这个计划。Qorvo的目标是3.5G、4.8G的5G射频半导体产品在2019年上半年正式进行量产,配合国内的主要手机厂商,尤其是中国的运营商,在2019年下半年至2020年上半年实现5G正式的商用。

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