新里程碑:美国5G频谱大拍卖进行中!「黄金频段」军用改商用

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2020-08-13 17:42



  新智元报道  

来源:cnet

编辑:梦佳、雅新

【新智元导读】从军用转商用,美国5G频谱大拍卖进行中!5G策略的失守使美国不再是毫米波的坚定拥护者,转而成为Sub-6的追随者。5G争夺战现论输赢,还为时过早。


美国5G频谱大拍卖进行中!白宫和国防部周一公布计划,获准将3.45GHz-3.5GHz的5G中频段频谱,用于拍卖。


报道称,预计2022年中期开始将原本用于军事的这100MHz中频段频谱,用于商业用途,以扩大美国的5G网络覆盖。
 
一直以来,我国重点发力5G中低频段,而美国此前更多专注于使用毫米波频段(6000MHz以上)发展5G,且中低频段(6000MHz以下,又称Sub6G频段)的部分优质资源主要由美军方掌控。
 
媒体报道称,此举为美国,为5G之争当初出错的牌「亡羊补牢」。


拍卖5G「黄金频段」,军用改商用


这次美国政府要拍卖的 3.5GHz,属于所谓的中频段范围,是以 Sub-6GHz 方案建设 5G 网络的重要频段,可以称作是 「黄金频段」。
 
虽然只有 100MHz 频段,即 3.45GHz-3.5GHz,但也向 5G 运营商和商业公司释放了积极信号,未来可能有更多中频段资源放出。美国无线服务提供商称,这是向郊区和农村用户提供下一代5G 无线服务的关键。
              
特朗普政府表示,从4月份即开始与国防部合作,确定美国各地100GHz的连续无线频谱,哪些可以在军事和商业用户之间共享。他们计划在今年夏末之前制定出如何在不同利益相关者(军事和商业用户)之间分享频谱的技术细节。
 
然后,美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission)将开始起草相关规定,并就频谱拍卖征求公众意见。拍卖可能在2021年12月举行,预计从2022年夏天开始商业实体可以使用这些频谱。
 
白宫顾问兼美国首席技术官迈克尔·克拉西奥斯(Michael Kratsios)表示,此举「使我们能在不损害国家安全的情况下,最大限度地提高5G频谱的可用性」。
              
这段亟待拍卖的频谱目前正被军方用于高性能防御雷达系统。这些系统包括防空导弹系统和战场武器的枪炮火力控制,以及武器系统的空中交通管制。
 
联邦通信委员会主席Ajit Pai表示,「这是确保美国在5G领域的领导地位的关键里程碑。」
              
「中频段频谱对 5G 来说至关重要,因其既提供地理覆盖,又提供传输大量数据的能力。」
 
与此同时,FCC计划在2020年年底前拍卖3.7GHz~4.2GHz频段的280MHz频谱。
 
频段的扩充意义重大。不难想象,将军用频段开放给商用将大幅增加5G覆盖。
 
这里又涉及到一个问题就是频谱分配方式,我国是工信部以牌照准许的形式平均分发给三大运营商。我国电信运营商是国营企业,频谱资源归国家所有,自然不存在频谱的市场交易甚至拍卖。
 
而美国主要采取的方式是拍卖,市场竞价。美国的频谱拍卖,不管是四大运营商还是地区性小电信商都可以参与,最高可卖至数百亿美元,赚的盆满钵满。就在今年年初,美国最大规模5G毫米波频谱拍卖结束:总成交额75.58亿美元!


频段之争,美国选错了路?


在全球5G测试你追我赶的同时,频段之争也是一个重点战场。只有有了优质的频谱资源,才能更好地展现出5G技术。
 
国际标准化组织3GPP把5G频段分为FR1频段和FR2频段,这里的FR就是Frequency Range的意思。两者分别对应的是低频和高频。
 
在5G频段方面,美国主要使用的是毫米波频段,而以中国为代表的其他国家则主要采用的是Sub-6 GHz频段。
              
FR1 就是我们通常说的 Sub 6GHz,低于 6GHz 的部分,其实这段频谱已经把现在的2G,3G和4G所用的频谱全部囊括在内了,而这部分将是5G当前的主流应用范围,因为频率越低,覆盖能力越强,穿透能力越好。此次美国FCC要拍卖的频段就属于FR1频率域。
 
由于 FR2 频谱电磁波的波长是毫米级别的,故称作毫米波(mmWave),严格来讲毫米波频段约为30-300GHz。毫米波的特点就是超大带宽,更大的频谱通道,传输速率快。
               
随着5G的商用,近年来,美国对于争夺5G领先地位的紧迫感日益强烈。
 
2016年7月14日,美国第一个正式发布5G频率规划,决定优先在28GHz、37GHz、39GHz、64GHz-71GHz共4个频段发展5G。
 
可以看出美国主要押注在5G毫米波的部署,因其具有丰富的频谱资源、连续大带宽,规划难度小等优势,这样可以避免与政府及军方使用冲突。此前美国6GHz以下的频段全部归军方使用,3GHz和4GHz频谱大部分是美国独有的联邦频段,特别是国防部广泛使用的频段。
 
美国防部5G报告中提到,3GHz和4GHz之间的频谱波段主导了全球的5G活动,因为相比于毫米波频谱,3Ghz和4GHz的传播范围得到了改善,能用更少的基站数量提供相同的覆盖范围和性能。
 
而毫米波的一大坑就是覆盖范围的问题,信号差,走在路上都会被树木或是电话亭遮挡。物理中学过,电磁波频率越高,容易被障碍物遮挡,因此覆盖范围也会受限。
              
利用一座基站的Sub-6GHz信号就可以绕过复杂地形,覆盖面自然更大。
 
此前,谷歌对于相同范围内、相同基站数量的5G覆盖做过测试,采用毫米波部署的5G网络,100Mbps速率的可以覆盖11.6%的人口,以每秒1Gbps的速度覆盖3.9%的人口。
 
在中国Sub-6标准中,相同的基站以每秒100Mbps的速度覆盖57.4%的人口,以每秒1Gbps的速度覆盖21.2%的人口。
        
测试结果对比:左图是毫米波部署的5G网络,右图是Sub-6部署的5G网络
来源:THE 5G ECOSYSTEM: RISKS & OPPORTUNITIES FOR DoD
 
我国为何主打Sub-6?
 
Sub-6GHz 是指频率低于6GHz的电磁波,相比毫米波自然是低了很多,在传播速度和带宽容量上自然也比毫米波逊色不少。但Sub-6GHz的优势就是覆盖范围更广,而且只需在原有4G基站上加装5G基站即可,大大节省了部署成本。
 
我国幅员辽阔,5G建设必须考虑全面覆盖和成本可控,采用Sub-6GHz进行前期建设也是出于覆盖面和成本的考虑,因此Sub6更符合我国国情。
 
我国5G候选频段分配方面,各大运营商的频段划分中除了N79达到4.9GHz,其他频段基本都以2-3GHz居多。
 
此前有专业人士做了一个频段分配图。
       
来源:无线深海
 
其中国内三大运营商支持的频段如下。
 
中国移动:2515MHz-2675MHz (频段号:n41);4800MHz-4900MHz (频段号:n79)
中国电信:3400MHz-3500MHz(频段号:n78)
中国联通:3500MHz-3600MHz(频段号:n78)
 
从分配情况来看,3400MHz-3500Mhz分配给中国电信,3500MHz-3600MHz分配给中国联通,中国移动则在2.6GHz频段和4.9GHz频段上持续深耕。
 
另外,中国虽然专注于Sub-6G的深耕,但是并没有放弃对毫米波的探索。


5G成「脱钩」主战场,美国转战Sub-6「亡羊补牢」?


当前,5G领域已成为中美「脱钩」的主战场。美国之所以一直在奋力打压华为中兴,是因为不希望他们独享5G技术带来的巨大红利。
 
Sub-6 其实也可以称为厘米波,华为公司在这方面拥有技术上的领先优势,因此也被称为「中国」的5G标准。
 
中国在5G领域的领先有目共睹,而美国对中国5G的发展却虎视眈眈。
             
来源:A National Spectrum Strategy to Lead in 5G
 
中国政府的支持是中国5G发展与建设的优势。从中国的2G到4G发展建设来看,包括频谱资源、通信基础设施资源以及技术推动等,得到政府的大力支持。
 
每个国家的5G能力可以通过五个指标进行比较:
1频谱可用性
2广泛的5G试验
3国家监管机构建立的5G路线图
4政府承诺(例如,为5G实施铺平道路的战略文件和政策)
5行业对早期5G发展的承诺
 
在这些指标中,频谱可用性影响最大,因为许多其他因素都依赖于可用性。中国通过采取一系列积极投资和频谱分配措施,使得在5G领域的发展处于领先地位。
 
而美国对于为商业部门分配或共享政府拥有的频谱存在很大的担忧,但其毫米波的探索又存在着巨大的缺陷。需要更多的基站进行部署,成本大幅升高。
 
如果世界上大多数国家采用的未来5G生态系统是建立在Sub-6中频频谱之上,美国也将面临毫米波设备通用性的挑战和Sub-6基础设施安全问题。
 
随着Sub-6成为全球标准,中国也逐渐走上了领先的地位。
 
美国欲转战Sub-6GHz
 
去年4月,美国国防部发布的《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》报告指出,国防部作为一个在海外运营的政府实体,无论美国如何选择在国内实施5G,国防部最终都必须学会在Sub-6 GHz的基础设施上运营5G网络。
 
美国毫米波方案的失败,让其转向Sub-6GHz。这就必然要和华为、中兴、爱立信等企业进行正面对垒。虽然美国在国际上打压华为,但自己却没有能拿得出手的设备建造商。AT&T,被拆分了;朗讯,从AT&T拆分后,被收购了;摩托罗拉,半死不活。
              
然而美国想要实现Sub-6频段的商用,可以重新规划政府的频段或者共享这些频段,但这两个方式的时间都相对过长。因为清除频谱占用,再通过拍卖、直接分配等方式后再商用,通常平均需要10年的时间。虽然共享频谱相较于前者是个稍快的方式,但也得需要花费5年以上的时间。
 
可以说,美国已经陷入了实现5G商用的困局。任正非曾经公开表示,美国在5G方面「押错了宝」。开头拍卖军用频段为民用也是为了转换频道,所做的努力。
 
华为恰恰是5G厘米波技术的领先者,也是5G技术标准的最大贡献者,如此也就不难理解为何美国要多次对华为出手。在过去10年里,华为在5G研发方面投入巨大的资本,这使我们比竞争对手领先大约一年。
              
目前,华为已经建成5G基站20万站,预计到今年年底,能够建成80万站,全面覆盖340多个城市。
 
而与此同时,中国也在推进毫米波建设,就在今年3月,工信部发布了《关于推动5G加快发展的通知》,当中有两个关于毫米波的内容。其实,毫米波5G与Sub-6GHz都是好东西,有各自的战场,他们的优势互补,共同推进5G产业的未来。
 
美国也显然发现了在5G建设这方面的欠缺,欲借Open RAN鼓励美国在5G方面的创新,促进竞争和扩大供应链。虽然美国在5G赛道上有所落后,但不可否认,美国依旧是不容忽视的重量级玩家。
 
未来终归是未知的,5G是一场马拉松,只有跑到最后的才是真正的赢家!


参考链接:


https://www.defense.gov/Newsroom/Releases/Release/Article/2307275/white-house-and-dod-announce-additional-mid-band-spectrum-available-for-5g-by-t/

https://www.secrss.com/articles/10324

https://zhuanlan.zhihu.com/p/102111301




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