5G

75.58 亿美元成交!美国最大规模的5G频谱拍卖

FCC公布5G毫米波频谱拍卖结果,拍卖范围共计3400MHz频谱,Verizon拍得最多频谱。

本次拍卖的总成交额高达75.58亿美元,是之前两次综合的三倍还多:第一轮24GHz频段拍卖了20亿美元,第二轮28GHz则拍卖了7亿美元。

本次拍卖共售出3400MHz频段资源,共有28位竞标者赢得了14144个许可证中的14142个,占拍卖中可用许可证的99.9%以上。是美国历史上规模最大的一次频段拍卖。

其中,Verizon花费16.24亿美元拿到4940张牌照,AT&T出资11.85亿美元取得3267张牌照,成为最大赢家,此前两家还分别领跑28GHz、24GHz频段拍卖。

T-Mobile 8.727亿美元购买了2384张牌照,此前在24GHz拍卖中还得到了1346张。

US Cellular 1.463亿美元换来237张,Sprint 1.139亿美元得到127张。

FCC主席Ajit Pai称这次拍卖取得了“巨大的成功”,计划今年再进行两次频谱拍卖,包括将于6月25日开始的3.5GHz频谱拍卖和将于12月8日开始的C频段拍卖。 

从上面的拍卖价格可以看出美国对于5G毫米波的重视,到底什么是毫米波?有什么优劣势?有哪些应用场景?这篇文章一一为你揭晓

什么是毫米波?

根据3GPP 38.101协议的规定,5G NR主要使用两段频率:FR1频段和FR2频段。

FR1频段的频率范围是450MHz——6GHz,又叫sub 6GHz频段;FR2频段的频率范围是24.25GHz——52.6GHz,人们通常叫它毫米波(mmWave)。

严格来说,毫米波(mmWave)只能指EHF频段,即频率范围是30GHz——300GHz的电磁波。

因为30GHz电磁波的波长是10毫米,300GHz电磁波的波长是1毫米(根据公式v=λf,电磁波的传播速度为光速c=3x108m/s,所以对于电磁波来说,其波长与频率之间的关系为c=λf)。24.25GHz电磁波的波长是12.37毫米,可以叫它毫米波。

但是实际上,毫米波只是个约定俗成的名称,没有哪个组织对其有过明确的定义。因此,有人认为,频率范围在20GHz(波长15毫米)——300GHz之间的电磁波都可以算毫米波。

5G方案不止毫米波这一种,另一种是sub-6GHz。来自GSMA的数据显示,全球51家运营商中,48家选择sub-6GHz,2家选择毫米波+sub-6GHz,只有一家是只有毫米波。

毫米波的优势

极宽的带宽:毫米波带宽高达270GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收,在大气中传播时只能使用四个主要窗口,但这四个窗口的总带宽也可达135GHz,为微波以下各波段带宽之和的5倍。配合各种多址复用技术的使用可以极大提升信道容量,适用于高速多媒体传输业务, 这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。

波束窄:在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线,在9.4GHz时波束宽度为18度,而94GHz时波束宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。

可靠性高:较高的频率使其受干扰很少,提供稳定的传输信道;与激光相比,毫米波的传播受气候的影响要小得多。

方向性强:由于波束较窄,增大了窃听难度,适合短距离点对点通信。

波长极短:所需的天线尺寸很小,和微波相比,毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。

毫米波的不足

毫米波有一个最主要的缺点,那就是不容易穿过建筑物或者障碍物,并且可以被叶子和雨水吸收。
这也是为什么5G网络将会采用小基站的方式来加强传统的蜂窝塔。毫米波通信系统中,信号的空间选择性和分散性被毫米波高自由空间损耗和弱反射能力所限制,因此,在毫米波系统中天线的数量要远远高于传播路径的数量。
同时以技术来看,毫米波曾经的技术“缺陷”现如今也能成为优势。
频段越高,对于接收天线的尺寸要求就会越低。这意味对于支持毫米波的终端而言,机身内部的接收天线可以做得比以往更小,而对于没有尺寸限制的终端,也可以在原先的技术上容纳更多的高频段天线,从而获得更好的接受效果。
毫米波本身由于传播距离比6GHz以下频率更短,因此在整个传播路径下,它的定向性将会更具优势,这使得毫米波信号间受到干扰的可能性将会变得更小,传播的精度有所提高。
另外,窄波束本身由于传播距离短,它被远距离截获的可能性将变得更低,在通讯安全方面,也有着无可比拟的优势。

毫米波的应用场景

毫米波在未来的应用场景可能超出想象。

首先,毫米波的特性决定了它可以主要被应用在大带宽、高容量的场景,面向高频段的eMBB场景,可用于人口密度大、网络容量需求大的热点区域。

毫米波很适合在大型场馆如音乐会、体育馆等人口密集区域进行部署,可以带来数千兆比特的速率以及低时延和无限容量的体验,以往在万人体育场观看演出时手机信号几乎为零、上不了网的情况不会再有,可以为观众带来独有的个性化体验。

毫米波还可用于固定无线宽带接入业务,满足典型如4K、8K电视的传输需求,满足市郊居民区的视频需求,一个典型的场景是家里购买一台CPE设备部署无线网络,然后即可通过电视联网观看高达8K的超高清视频,当然,前提是你有足够的流量。

未来,毫米波还可在车联网领域有很重要的应用,它可为联网汽车通信提供所需的更高数据传输速率与准确度,同时提高雷达作业的分辨率,实现更精准的驾驶安全辅助。

毫米波还有一个重要的应用领域,就是军事。其实毫米波在军事领域目前已经有应用,其丰富的频率资源不仅是宽带通信的重要手段,还提供了另一条抗干扰、抗截获的有效途径。

毫米波频谱划分

经过多年的研究和讨论,各国各地区对毫米波频谱资源的划分都有所进展,以下将着重介绍中国、美国及欧洲在毫米波频段划分上的近况。
中国:2017年6月,工信部面向社会广泛征集24.75-27.5 GHz、37-42.5 GHz或其他毫米波频段用于5G系统的意见,并将毫米波频段纳入5G试验的范围,意在推动5G毫米波的研究及毫米波产品的研发试验。
美国:早在2014年,FCC(美国联邦通讯委员会)就开启了5G毫米波频段的分配工作,2016年7月,确定将27.5-28.35 GHz、37-38.6 GHz、38.6-40 GHz作为授权频谱分配给5G,另外还为5G分配了64-71 GHz作为未授权频谱。
欧洲:2016年11月,RSPG(欧盟委员会无线频谱政策组)发布了欧盟5G频谱战略,确定将24.25-27.5 GHz作为欧洲5G 的先行频段,31.8-33.4 GHz 、40.5-43.5 GHz作为5G潜在频段。

目前我国已经加大毫米波的发展力度,工信部将很快开启毫米波在国内的规划。

中国移动已完成5G毫米波关键技术验证,当前正在进行5G毫米波系统性能及标准方案验证,计划在2022年实现5G毫米波商用部署。

1月中旬,网络通信与安全紫金山实验室在南京举行科技成果发布会,宣布完全自主可控、成本超低的大规模毫米波相控阵芯片问世。充分说明了我国关于5G网络的建设不仅注重Sub-6G方案,而且在毫米波方案上也不落下。

基于大规模MIMO的5G毫米波技术已趋于成熟,关键技术验证已基本完成,预计在2022年左右开始商用。

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