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El futuro del 5G desde la perspectiva de la adquisición colectiva de operadores: La continua evolución de la tecnología multiantena toda banda

Según el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, a finales de junio de este año se habían construido 961.000 estaciones base 5G, estaban conectados 365 millones de terminales de telefonía móvil 5G, lo que representa más del 80 por ciento del total mundial, y había más Más de 10.000 casos de innovación de aplicaciones 5G en China.

El desarrollo del 5G en China es rápido, pero no suficiente.Recientemente, para construir una red 5G con una cobertura más amplia y profunda, China Telecom y China Unicom adquirieron conjuntamente 240.000 estaciones base 5G de 2,1 g, y China Mobile y la radio y la televisión adquirieron conjuntamente 480.000 estaciones base 5G de 700 millones, con una inversión total de 58 mil millones de yuanes.

La industria presta mucha atención a la participación de los fabricantes nacionales y extranjeros en las ofertas, y encontramos la tendencia de desarrollo de 5G a partir de estas dos adquisiciones intensivas.Los operadores no solo prestan atención a la experiencia del usuario, como la capacidad y velocidad de la red 5G, sino también a la cobertura de la red 5G y al bajo consumo de energía.

5G ha estado disponible comercialmente durante aproximadamente dos años y se espera que alcance los 1,7 millones a finales de este año, y en los próximos años se construirán varios millones más de estaciones base 5G (hay alrededor de 6 millones de estaciones base 4G en China y más). 5G por venir).

Entonces, ¿hacia dónde irá el 5G a partir de la segunda mitad de 2021?¿Cómo construyen los operadores 5G?El autor encuentra algunas respuestas que han sido ignoradas por la demanda de adquisiciones colectivas y del piloto de tecnología 5G más puntera en varios lugares.

1. Tiene más ventajas en la construcción de redes 5G.

Con la profundización de la comercialización de 5G y la mejora de la tasa de penetración de 5G, el tráfico de teléfonos móviles está aumentando explosivamente y las personas tendrán requisitos cada vez mayores en cuanto a la velocidad y cobertura de la red 5G.Los datos de la UIT y otras organizaciones muestran que para 2025, el usuario de 5G DOU de China crecerá de 15 GB a 100 GB (26 GB a nivel mundial), y el número de conexiones 5G alcanzará los 2.600 millones.

Cómo satisfacer la futura demanda de 5G y construir de manera eficiente y económica una red 5G de alta calidad con amplia cobertura, alta velocidad y buena percepción se ha convertido en un problema urgente para los operadores en esta etapa.¿Qué deben hacer los transportistas?

Empecemos por la banda más crítica.En el futuro, las bandas de baja frecuencia como 700M, 800M y 900M, las bandas de frecuencia media como 1,8G, 2,1g, 2,6G y 3,5g, y las bandas de ondas milimétricas superiores se actualizarán a 5G.Pero a continuación, los operadores deben considerar qué espectro puede satisfacer mejor las necesidades de los usuarios actuales de 5G.

Primero mire la baja frecuencia.Las señales de banda de baja frecuencia tienen mejor penetración, ventajas en cobertura, bajos costos de construcción y mantenimiento de la red, y algunos operadores son ricos en recursos de banda de frecuencia, que son relativamente suficientes en la etapa inicial de construcción de la red.

Los operadores que implementan 5G en bandas de baja frecuencia también enfrentan problemas de alta interferencia y velocidades de red relativamente lentas.Según la prueba, la velocidad de la red 5G de banda baja es sólo 1,8 veces más rápida que la de la red 4G con la misma banda baja, que todavía está en el rango de decenas de Mbps.Se puede decir que es la red 5G más lenta y no puede satisfacer las demandas de los usuarios en cuanto a cognición y experiencia 5G.

Debido a la inmadurez de la cadena industrial final de banda de baja frecuencia, actualmente solo se han lanzado en el mundo dos redes comerciales 5G de 800M, mientras que aún no se han lanzado redes comerciales 5G de 900M.Por lo tanto, es demasiado pronto para recultivar el 5G a 800/900M.Se espera que la cadena industrial sólo pueda tomar el camino correcto después de 2024.

Y ondas milimétricas.Los operadores están implementando 5G en ondas milimétricas de alta frecuencia, lo que puede brindar a los usuarios una velocidad de transmisión de datos más rápida, pero la distancia de transmisión es relativamente corta o es el objetivo de la siguiente fase de construcción.Eso significa que los operadores necesitan construir más estaciones base 5G y gastar más dinero.Obviamente, para los operadores en la etapa actual, excepto por los requisitos de cobertura de puntos calientes, otros escenarios no son adecuados para construir una banda de alta frecuencia.

Y finalmente el espectro.Los operadores están construyendo 5G en la banda media, que puede ofrecer velocidades de datos más altas y más capacidad de datos que el espectro inferior.En comparación con el alto espectro, puede reducir la cantidad de construcción de estaciones base y reducir el costo de construcción de la red de los operadores.Además, los eslabones de la cadena industrial, como los chips terminales y los equipos de estaciones base, están más maduros.

Por tanto, en opinión del autor, en los próximos años los operadores seguirán centrándose en la construcción de estaciones base 5G en el espectro medio, complementadas con otras bandas de frecuencia.De esta manera, los operadores pueden encontrar un equilibrio entre amplitud de cobertura, costo y capacidad.

Según THE GSA, existen más de 160 redes comerciales 5G en todo el mundo, siendo las cuatro principales redes de 3,5G (123), redes de 2,1G (21), redes de 2,6G (14) y redes de 700M (13).Desde el punto de vista de los terminales, la madurez de la industria de terminales de 3,5 g + 2,1 g está a 2 o 3 años de antelación, especialmente la madurez de los terminales de 2,1 g se ha acercado a 3,5/2,6 g.

Las industrias maduras son la base del éxito comercial de 5G.Desde esta perspectiva, los operadores chinos que construyen 5G con redes 2,1g + 3,5g y 700M+2,6G tienen la ventaja de ser los primeros en la industria en los próximos años.

2、FDD 8 t8r

Ayudar a los operadores a maximizar el valor de la media frecuencia

Además del espectro, las antenas múltiples también son clave para satisfacer las necesidades de evolución de las redes 5G de los operadores.Actualmente, 4T4R (cuatro antenas transmisoras y cuatro antenas receptoras) y otras tecnologías de antenas de estaciones base comúnmente utilizadas por los operadores en redes 5G FDD ya no pueden hacer frente a los desafíos que plantea el crecimiento del tráfico simplemente aumentando el ancho de banda del espectro.

Además, a medida que crecen los usuarios de 5G, los operadores tienen que aumentar el número de estaciones base para soportar conexiones masivas, lo que lleva a una mayor autointerferencia entre los usuarios.Las tecnologías de antena tradicionales 2T2R y 4T4R no admiten una guía precisa a nivel del usuario y no pueden lograr un haz preciso, lo que resulta en una disminución en la velocidad del usuario.

¿Qué tipo de tecnología de antenas múltiples permitirá a los operadores lograr la amplitud de cobertura de 5G y al mismo tiempo tener en cuenta factores como la capacidad de la estación base y la experiencia del usuario?Como sabemos, la velocidad de transmisión de la red inalámbrica depende principalmente del modo de funcionamiento de envío y recepción de señales entre la estación base de la red y los dispositivos terminales como los teléfonos inteligentes, mientras que la tecnología de antenas múltiples puede duplicar la capacidad de la estación base (haz preciso basado en La antena múltiple puede controlar la interferencia).

Por lo tanto, el rápido desarrollo de 5G requiere la evolución continua de FDD a 8T8R, Massive MIMO y otras tecnologías multiantena.En opinión del autor, 8T8R será la futura dirección de construcción de la red 5GFDD para lograr "tanto experiencia como cobertura" por las siguientes razones.

En primer lugar, desde un punto de vista estándar, 3GPP se ha mejorado en cada versión del protocolo teniendo plenamente en cuenta las múltiples antenas terminales.La versión R17 reducirá la complejidad del terminal y probará el estado del canal del terminal a través de información de fase entre las bandas ascendentes y descendentes de la estación base.La versión R18 también agregará codificación de alta precisión.

La implementación de estos estándares requiere que al menos las estaciones base 5G FDD tengan tecnología de antena 8T8R.Al mismo tiempo, los protocolos R15 y R16 para la era 5G han mejorado significativamente su rendimiento y compatibilidad con CA 2CC de gran ancho de banda de 2,1 g.Los protocolos R17 y R18 también impulsarán la evolución continua de FDD Massive MIMO.

En segundo lugar, desde el punto de vista del terminal, las 4R (cuatro antenas receptoras) de los teléfonos inteligentes y otros terminales pueden liberar la capacidad de la estación base 8T8R de 2,1 g, y 4R se está convirtiendo en la configuración estándar de los teléfonos móviles 5G, que pueden cooperar con el red para maximizar el valor de múltiples antenas.

En el futuro, se han implementado terminales 6R/8R en la industria y se ha implementado la tecnología actual: la tecnología de diseño de 6 antenas se ha implementado en toda la máquina del terminal y la pila de protocolos de banda base 8R convencional se ha admitido en el procesador de banda base del terminal.

El documento técnico pertinente de China Telecom y China Unicom considera que 5G 2.1g 4R es un teléfono móvil obligatorio, lo que exige que todos los teléfonos móviles 5G FDD del mercado chino admitan Sub3GHz 4R.

En términos de fabricantes de terminales, los teléfonos móviles convencionales de gama media y alta han admitido 5G FDD de frecuencia media 1.8/2.1g 4R, y los futuros teléfonos móviles 5G FDD convencionales admitirán Sub 3GHz 4R, que será el estándar.

Al mismo tiempo, la capacidad de enlace ascendente de la red es la principal ventaja de FDD 5G.Según la prueba, la experiencia máxima de enlace ascendente de los terminales 2T (2 antenas transmisoras) de gran ancho de banda de 2,1 g ha superado la de los terminales de 3,5 g.Se puede predecir que, impulsado por la competencia en el mercado de terminales y la demanda de los operadores, más teléfonos móviles de alta gama admitirán enlace ascendente 2T en la banda 2,1g en el futuro.

En tercer lugar, desde la perspectiva de la experiencia, entre el 60% y el 70% de la demanda actual de flujo móvil proviene del interior, pero la pesada pared de cemento del interior se convertirá en el mayor obstáculo para que la estación exterior de Acer alcance la cobertura interior.

La tecnología de antena 8T8R de 2,1 g tiene una gran capacidad de penetración y puede lograr una cobertura interior de edificios residenciales poco profundos.Es adecuado para servicios de baja latencia y ofrece a los operadores más ventajas en la competencia futura.Además, en comparación con la celda 4T4R tradicional, la capacidad de la celda 8T8R aumenta en un 70 % y la cobertura aumenta en más de 4 dB.

Finalmente, desde la perspectiva del costo de operación y mantenimiento, por un lado, la tecnología de antena 8T8R es la mejor opción tanto para la cobertura de enlace ascendente urbano como para la cobertura de enlace descendente rural, porque tiene la ventaja de la iteración y no necesita ser reemplazada dentro de 10 años. después de que el operador invierta.

Por otro lado, la tecnología de antena 8T8R de 2,1 g puede ahorrar entre un 30 % y un 40 % del número de sitios en comparación con la construcción de redes 4T4R, y se estima que el coste total de propiedad puede ahorrar más del 30 % en 7 años.Para los operadores, la reducción del número de estaciones 5G significa que la red puede lograr un menor consumo de energía en el futuro, lo que también está en consonancia con el objetivo de “carbono dual” de China.

Cabe mencionar que los recursos del cielo de la actual estación base 5G son limitados y cada operador tiene solo uno o dos polos en cada sector.Las antenas que admiten la tecnología de antena 8T8R se pueden integrar en las antenas 3G y 4G de la red en vivo, simplificando enormemente el sitio y ahorrando el alquiler del sitio.

3、FDD 8T8R no es una teoría

Los operadores lo han probado en varios lugares.

La tecnología de antenas múltiples FDD 8T8R ha sido implementada comercialmente por más de 30 operadores en todo el mundo.En China, muchos operadores locales también completaron la validación comercial del 8T8R y lograron buenos resultados.

En junio de este año, Xiamen Telecom y Huawei completaron la apertura del primer sitio de innovación conjunto 4/5G de modo dual 2.1g 8T8R del mundo.A través de la prueba, se encuentra que la profundidad de cobertura de 5G 2.1g 8T8R mejora en más de 4 dB y la capacidad de enlace descendente aumenta en más de un 50 % en comparación con el 4T4R tradicional.

En julio de este año, el Instituto de Investigación Unicom de China y Guangzhou Unicom se unieron a Huawei para completar la verificación del primer sitio 5G FDD 8T8R del Grupo China Unicom en el campo exterior de la isla biológica de Guangzhou.Basado en el ancho de banda FDD 2.1g 40MHz, la medición de campo del 8T8R mejora la cobertura de 5dB y la capacidad de la celda hasta en un 70% en comparación con la celda 4T4R tradicional.