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多省2.6GHz“下乡”:乡村5G如何建?

 工农商学兵 2022-03-15

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乡村5G需要怎样的频率协同?背后的商业如何支撑?



频谱资源是移动通信发展的核心资源,因此,5G频谱的每次规划与5G频率的规模商用都备受业界关注。

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日前,我国东部多个省份的移动公司都开展了2.6GHz 5G乡村连片商用试验,当前,加快推动数字乡村建设与发展,既是国家振兴乡村的战略方向,也是建设数字中国的重要内容,那么,在相对地广人稀的乡村场景,手握5G 700MHz黄金频段的中国移动为何重点开展了5G 2.6GHz的连片商用试验?这背后又折射了什么?

2.6G还是700M?


众所周知,5G频率越高,能提供的峰值速率也就越高,但与之相对的就是覆盖效果也就越差,以700MHz频率为例,其覆盖半径约为2.6GHz频段的3-4倍,覆盖面积是2.6GHz频段的10倍,因此,在面对业务量饱和度不高的场景下,采用较低的频率覆盖是运营商建网的首选。
随着数字化转型节奏的快速推进,5G通信网络的技术应用、场景实现和用户需求的不断更新迭代,并且随着5G的不断渗透,人们对速率和用户体验的要求越来越高,信息技术的升级推动经济社会的发展不断提速。
 
由于700MHz的频率低,所以波长就相对较大,导致信号在发送或者接收时,需要的天线振子的尺寸也必须相应变大,并且,在可用带宽上,700MHz的可用带宽相比2.6GHz要小得多,这就让容量不足的问题更显严峻,运营商在建设的同时也要重点考虑与场景的结合。
事实上,乡村整体人口相对低于城区,但是局部热点区域人口密度5G用户占比和城区相当乡村区域娱乐活动种类相对城市较少,用户基于短视频像快手、抖音直播类的娱乐活动反而更高。
据悉,2.6GHz相较700MHz,有更大的带宽,在容量、体验上有天然的优势。2.6GHz小区容量是700MHz的5倍,下行平均速率体验是700MHz的10倍,在乡镇行政村热点区域使用2.6GHz,能够更好的支撑基于5G的新业务在乡镇农村的孵化和发展,支撑国家的“十四五”乡村信息化建设大战略。

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与此同时,2.6GHz作为中国移动4G时代就已经耕耘的频谱,已有较好的资源积累与充足的站址规划,落地更为简单,而反观我国700MHz产业链则起步较晚,当前5G 700MHz终端支持率尚低于5G 2.6GHz的终端支持率,因此700MHz网络在乡镇农村区域发挥效能,也仍需一段时间。
据华为相关负责人介绍,国务院提倡“科技兴农”,要求城乡同体验,2.6GHz相较700MHz有更大的带宽优势,可以保证乡镇行政村人口相对集中的区域,5G终端用户的高速率体验。本次在乡镇农村开展2.6GHz 5G连片商用试验的目的,是为了验证2.6GHz在人口相对集中的乡镇行政村部署以后,能否发挥出预期的容量和体验优势来支撑乡村5G大带宽业务的孵化和落地,为乡村振兴提供助力。

立体互补5G乡村如何造?


当前,国家高度重视乡镇5G建设,工信部2021年11月发布的《“十四五”信息通信行业发展规划》明确要求“推进 5G网络向乡镇和农村延伸”,因此,快速展开乡村5G基础网络建设,弥合“数字鸿沟”,高效低成本地建设一张覆盖广、速度快、感知好的高品质5G网络,为乡村振兴打造新基建数字底座,考验产业智慧。
3G、4G是个人移动互联网时代,日常的手机互联网场景主要是接收移动互联网数据,使用的是移动通信网的下行能力,因此下行速度是评估网络重要性能指标,但随着5G与万物互联的发展,以AR/VR、4K/8K高清视频直播、短视频等为代表的业务对上行速率的需求越来越强烈,因此,5G上行速率变得尤为重要。
据了解,目前5G商用部署主要为5G TDD系统,考虑到广泛性业务需求,时隙分配下行资源的分配高于上行,下行能力也高于上行,造成5G上行能力不足。
此前,中信科移动运营商网络产品线市场总监陈博在接受《通信产业报》全媒体记者采访时指出,5G主力频段3.5G、2.6GHz为5ms单周期,时隙占比均以下行时隙为主,2.6GHz频段上行时隙占比分别为20%。2.6GHz频段较高,相比于低频段的传播损耗和穿透损耗大,而700MHz覆盖能力比2.6GHz高9.4dB,利用FDD低频补充TDD中高频上行覆盖,提升网络整体覆盖能力。
因此,2020年四月,工信部正式发布了《关于调整700MHz频段频率使用规划的通知》将703-743MHz、758-798MHz的频段用于FDD(频分复用)双工通信的5G系统中,上行、下行各有40MHz的带宽,且双向同时通信、互不干扰,提升5G网络的系统容量和单基站的覆盖范围,也正因此,在实际使用中,运营商将5G TDD系统的优势结合起来,其中2.6GHz或3.5GHz载波主攻下行容量,700MHz补充下行容量的同时,主攻上行覆盖,优化700MHz带宽不足的短板。
而对于700MHz组网建设,不同于城市的5G频段,乡镇采用700MHz组网,可使用较少的基站数量达到信号全覆盖,单站最远覆盖距离达3公里,连片覆盖优化后下行速率超200Mbps,上行速率超100Mbps。

同时,乡镇5G网络通过700MHz网络与2.6GHz网络双频混合组网,在覆盖与容量上互补,也为中国移动推动2.6GHz、700MHz多频率协同,持续拓展5G网络广度覆盖和深度覆盖,打造全球规模及技术领先的5G精品网络提供了重要的抓手。

事实上,以华为、中信科移动、联发科为代表的产业链厂商都在积极探索2.6G+700M SUL上行增强解决方案测试。

此前,中国移动联合MediaTek在实验室完成了2.6G+700M SUL上行增强解决方案测试,实测上行峰值吞吐速率超过390Mbps,上行边缘吞吐率提升427%。强有力地验证了SUL上行增强解决方案的优越性。

中信科移动则密切关注商业模式发展,实现技术发展匹配网络与业务需求,采用基于CA架构下的UL Tx Switching,提升上行覆盖与容量,解决上行能力不足问题。

值得关注的是,如何在数字经济转型的宏伟蓝图下坚守“双碳”战略目标也尤为重要,对此,此次地方运营商纷纷选择了华为的MetaAAU产品作为乡镇广覆盖场景的连片试商用产品,MetaAAU相较同等通道数传统AAU,采用大规模天线阵列在同等发射功率前提下,覆盖半径提升15%,满足乡镇农村场景广覆盖需求,进一步降低了建网成本,并且,MetaAAU改变了传统的设计思路使有源提升变无源增强,在保证相同覆盖效果前提下,能耗显著下降。

以浙江移动为例,2022年伊始,浙江移动携手华为在杭州开展连片试商用部署。在乡镇场景超800m的站间距下,MetaAAU覆盖区域内5G下行平均速率超650Mbps,上行平均速率超90Mbps,超过中国移动集团5G标杆区域“体验优”评价指标要求。同时,在室外站点覆盖室内的场景,室内边缘点下行速率超150Mbps,上行速率超7Mbps,达成《“十四五”信息通信行业发展规划》中“面向公众用户提供边缘下行速率100Mbps,上行速率5Mbps的优质网络”的要求。

可见,在国家节能减排大背景下,多频段立体组网的建设,即满足运营商自身“双碳”发展需求,也为数字乡村建设和乡村振兴战略实施提供有力的通信支持。

乡村5G背后的商业


“全面推进乡村振兴”的号角已经响起。日前,《中共中央国务院关于做好2022年全面推进乡村振兴重点工作的意见》发布,作为我国脱贫攻坚取得全面胜利后的第一份中央一号文件,首次对数字乡村进行了统筹部署,强调扎实有序做好乡村发展、乡村建设、乡村治理重点工作,推动乡村振兴取得新进展、农业农村现代化迈出新步伐。

十部门印发的《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》也指出,加强数字乡村与5G融合应用,提升乡村治理和公共服务信息化水平,利用5G推动教育、文化、医疗等资源向乡村延伸,促进乡村信息消费。

因此,加快数字化、网络化、智能化技术在乡村各个领域的应用,用数字赋能现代农业,用智慧引领乡村振兴是重要抓手,5G技术则是一种实现目标的重要工具和手段。
目前,随着5G的持续推进与渗透,以VR乡村旅游、智慧农业、农产品带货、远程教育、远程医疗、平安乡村等“5G+场景”已经在乡村得以不断落地。
如在全国蓬勃发展的淘宝村,农产品直播带货,用户拿着一部手机,走在田间地头,随时随地开启直播;杭州龙井采摘季,农户边采茶,边卖茶;四川眉山县果农在果园现场直播,边吃橙子,边带货。
据华为相关负责人介绍,像这种产地直播,需要深入田间、果园、采摘现场,需要随时随地的网络接入,而且需要比较高的网络能力支撑农产品色泽、品相等细节的呈现,上行至少3M~5M的网络能力来保障直播的流畅性,传统的4G是没有办法满足这样的需求的。
而在乡村学校的网络直播课堂,农植类的AR/VR教学等业务,对于网络需求高,并且用户比较多,容量需求也高,都是需要2.6GHz大带宽能力来支持的,再比如无人机播种、施肥、喷洒农药,需要做空间的立体覆盖,目前也需要2.6GHz垂直覆盖能力才能满足需求,可见,5G能力正在的融入乡村的社会生产、人民生活等方面,厚植乡村数字经济发展沃土,为乡村振兴蓄势赋能。

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民族要复兴,乡村必振兴。按照计划,我国2023年每万人拥有5G基站数将超过18个,因此,面向乡村的5G基站建设未来也将是未来运营商重点。

目前,三大运营都已制定面向乡村的数字化建设战略。十四五期间,中国电信将加大乡村信息基础设施建设投资力度,在县域及以下农村地区建设千兆光宽、5G网络、物联网、数字化平台等新型基础设施。

中国联通重点实施“四新工程”,全方位赋能数字乡村发展,建立支撑现代农业和城乡一体化发展的信息化新格局,为乡村振兴开新局贡献数字力量、联通智慧。

中国移动加大农村基础网络能力建设,光纤宽带网络覆盖向村民小组延伸,实现村民小组基本覆盖。推动5G网络向广大农村地区延伸,三到五年内实现行政村5G网络全覆盖。

当下,数字信息化已经融入乡村建设、乡村治理以及乡村基层组织建设方方面面,加强乡村数字化治理能力以及乡村精神文明建设,为现代农业提供信息化助力,是乡村振兴的重要支撑,可以预见,随着5G网络的规模覆盖与持续渗透,将逐步涌现出更多的典型5G场景应用,以点带面的推进乡村振兴建设,为巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接注智赋能。

采写:党博文

制图:韩莉君

编辑:博文 晓燕

指导:新文

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