5G建設(shè)速度為何跟不上

近日，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）進行了一次投票，并以3比2的投票結(jié)果，決定拍賣尚未得到充分利用的2.5GHz頻譜中的一個關(guān)鍵頻段，以幫助推進下一代5G移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，同時放棄了將該頻段用于教育領(lǐng)域的要求。

在5G建設(shè)中，由于厘米波頻段被軍方占用，運營商很難拍賣得Sub-6牌照，因此美國5G建設(shè)主要選擇的是毫米波頻段。將目光聚焦于高頻段的美國，如今又為何突然動起了中低頻段的心思？高、中、低頻段對5G建設(shè)有什么重要意義？

自上世紀(jì)60年代以來，2.5GHz頻段一直被美國用于教育，即許可證持有者必須是教育機構(gòu)或支持教育的非盈利組織。這些實體可以免費訪問2.5GHz無線頻譜，或?qū)⒅赓U給無線運營商。6月7日，美國教育部在一封信中對聯(lián)邦通信委員會表示，F(xiàn)CC應(yīng)該保持對該頻譜的“教育使用要求”，并建議撥出牌照銷售收入，幫助那些無法上網(wǎng)的學(xué)生完成家庭作業(yè)。

但如今這一頻段被開放出來，顯然此封信并沒有起到什么作用。FCC主席阿吉特·帕伊表示，F(xiàn)CC正在“朝著釋放5G關(guān)鍵頻譜的方向邁出重要一步。最終我們將取消對該頻段的限制，允許當(dāng)前使用者在利用頻譜方面有更大的靈活性，并引入頻譜拍賣，以確保這一公共資源最終用于價值最大的用途”。

根據(jù)3GPP標(biāo)準(zhǔn)，5G頻段分成FR1和FR2兩個范圍，其中FR1的頻段低于6GHz，F(xiàn)R2則為24.250GHz~52.6GHz。在2015年的世界無線電通信大會（WRC）上，美國曾力推27.5GHz~29.5GHz。如今，包括中國在內(nèi)，許多國家的5G建設(shè)都逐步聚焦于3 .4GHz~4.8GHz這一5G中低頻段內(nèi)，美國不走“尋常路”集中在了高頻段。

不過也有例外。當(dāng)前，運營商Verizon的5G網(wǎng)絡(luò)基于28GHz和39GHz頻段；AT&T正在打造基于其39GHz頻段的5G網(wǎng)絡(luò)；T-Mobile則計劃在高速5G傳輸中使用28GHz和39GHz頻段。唯一不同的是另一大運營商Sprint。Sprint目前正在使用頻段41推出自己的5G服務(wù)，41頻段的工作范圍覆蓋很廣，達到了194MHz，能夠在2496MHz至2690MHz之間工作。

此次，F(xiàn)CC希望充分利用2.5GHz中的頻段來推動5G發(fā)展，無疑是在為四大運營商之一的Sprint提供有力支持。民主黨FCC委員杰西卡·羅森沃塞爾（Jessica Rosenworcel）甚至“明確”表示，共和黨的多數(shù)派正在“將這一頻譜分解為可拍賣的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)性地有利于一家全國運營商”。

不過，縱觀美國當(dāng)前5G建設(shè)情況，這一決定可能不單是為了一家運營商，更多的應(yīng)該是想要及時“糾正”某種“錯誤”。

2018年12月，美國繼韓國之后成為第二個5G商用國。盡管速度很快，但美國運營商5G的覆蓋率卻很低，網(wǎng)絡(luò)頻遭吐槽，這主要還是Verizon和AT&T使用毫米波頻段結(jié)果。

中低頻段覆蓋距離遠、衰減小、繞射性能好；高頻段則反之。在現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)上部署中頻段5G頻譜要比嘗試部署成千上萬個毫米波小基站來提供某種形式的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋和體驗，要經(jīng)濟實惠得多。

今年4月，Verizon和T-Mobile曾公開直言就算有5G網(wǎng)絡(luò)信號，也很難覆蓋全國的每一個角落。T-Mobile的首席技術(shù)官Neville Ray也提到，雖然毫米波在速度方面很可觀，但是它沒辦法遠離信號塔，更不容易穿過建筑物或者障礙物。

而就在美國陷入焦慮的同時，使用FR1頻段的瑞士和奧地利計劃在2019年底前實現(xiàn)全國5G的覆蓋。地域遼闊的中國，5G建設(shè)速度也在不斷打破預(yù)期。

很顯然，搶到5G商用第一梯隊的位置，后續(xù)的部署速度卻跟不上，美國自然著急。雖然美國國防部已經(jīng)著手為5G網(wǎng)絡(luò)騰退中低頻段，但這一過程需要高昂的經(jīng)濟成本和更昂貴的時間成本。不顧教育部的反對之聲決定開放2.5GHz中的頻段進行拍賣，美國的“慌張”與“決心”顯露無疑。

5G時代有三大應(yīng)用場景，3GPP將其定義為eMBB（增強的移動寬帶）、mMTC（低時延高可靠）和URRLLC（低功耗大連接）。其中，eMBB對應(yīng)的是3D/超高清視頻等增強型移動寬帶，即移動物聯(lián)網(wǎng)場景；mMTC對應(yīng)的是大規(guī)模機器類通信；URLLC對應(yīng)的是如無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低延時高可靠連接的業(yè)務(wù)。mMTC和URRLLC都屬于移動互聯(lián)網(wǎng)場景。

頻譜規(guī)劃是通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的起點，對產(chǎn)業(yè)最終的格局有重要影響。為了更有效地支持三大應(yīng)用場景，5G網(wǎng)絡(luò)需要統(tǒng)籌考慮涵蓋低、中、高頻段在內(nèi)的全頻段組網(wǎng)方式，即低頻段作為覆蓋層提供廣覆蓋和深度覆蓋，中頻段作為連續(xù)的容量層，而高頻段作為熱點容量層解決容量需求。

目前，3GHz以下的低頻段可以滿足廣域和深度的覆蓋，可以滿足mMTC場景需求；3GHz-6GHz之間的中頻段可以滿足uRLLC場景需求；6GHz以上及24GHz以上高頻段具有大帶寬及極高的傳輸速率，可以滿足eMBB場景需求。

2017年11月9日，工信部正式發(fā)布了5G系統(tǒng)在3GHz~5GHz頻段（中低頻段）內(nèi)的頻率使用規(guī)劃，我國成為國際上率先發(fā)布5G系統(tǒng)在6GHz以下中低頻段內(nèi)頻率使用規(guī)劃的國家。去年年底，我國的三大運營商獲得了5G中低頻段試驗頻率使用許可。中國電信獲得3.4GHz-3.5GHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源；中國移動獲得2.515GHz-2.675GHz、4.8GHz-4.9GHz頻段的5G試驗頻率資源；中國聯(lián)通獲得3.5GHz-3.6GHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源。

在試驗頻譜分配中我們可以發(fā)現(xiàn)，三大運營商獲得的皆是100MHz左右的中頻連續(xù)頻段，這在發(fā)揮該頻段大容量、連續(xù)覆蓋優(yōu)勢的同時，也讓頻率得到最充分的使用。此外，值得注意的一點是，我國所許可的5G系統(tǒng)中低頻段頻譜資源總量為全世界最多，這也是在向產(chǎn)業(yè)界釋放明確的信號，我國要加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和普及，推動5G產(chǎn)業(yè)鏈盡快成熟。

不過，相比于其他兩家運營商，中國移動得到的2.6GHz并不那么容易“下手”。2.6GHz雖然具備室外連續(xù)覆蓋的可行性，但是其上行覆蓋受限于終端能力及功率等，覆蓋能力較弱。此外，2.6GHz的產(chǎn)業(yè)鏈相對不成熟，其頻段被大量應(yīng)用于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，重耕用于5G網(wǎng)絡(luò)部署，就需要進行4G/5G的混合組網(wǎng)。鑒于產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度和組網(wǎng)的復(fù)雜度，這將是不小的挑戰(zhàn)。

但這樣的分配也是基于對三大運營商現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模和投資能力的考量，在這兩面中國移動都遠遠超過電信和聯(lián)通，若是再獲得相對成熟的3.5GHz，將會破壞市場格局，不利于通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，在5G建設(shè)中，基礎(chǔ)實力相對雄厚的中國移動承擔(dān)起了培育產(chǎn)業(yè)鏈的重任。

總體來看，三大運營商的5G建設(shè)部署在加速進行中。而在這場5G全球競賽中，中美也走向了戰(zhàn)場的最中央。4G時代，美國成為全球的領(lǐng)導(dǎo)者，但從網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)條件上來看，中國發(fā)展5G的條件更具優(yōu)勢。這不僅是因為中國的厘米波頻段比美國的毫米波頻段更適合5G網(wǎng)絡(luò)，也是由于在政府大力倡導(dǎo)下，5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)核心——光纖網(wǎng)絡(luò)在不斷深入全國各個角落。毫無疑問，5G是一大機遇。