在中国,任何一个频段都不及 700M 这样引人瞩目。

 

它被称作移动通信的「黄金频段」,在 4G 时代就曾引爆过无数的话题。

 

700M,到底何德何能,有如此之美誉,承载如此多的期望?

 

到了 5G 时代,中国广电携 700M 在众望所归中正式入局,成为了第四家移动运营商。

 

这位手握重器的新晋玩家,是籍籍无名,亦步亦趋,还是特色鲜明,剑走偏锋?

 

本期,我们就来聊聊 700M 的那些事儿。

 

一、「黄金频段」也有缺点

130 多年前,随着电火花的微光在赫兹的实验台上的闪烁,人类叩开了电磁波的大门。从此,这种看不见摸不着的神秘物质开始被人类驯服。

 

电磁波在空间中以正弦波的形式进行传播,这里要引入一个简单而神奇的公式:

 

C=λf

C:就是光速,光速是宇宙中的一个基本常量,电磁波正是以光速传播。

 

λ:就是波长,就是电磁波在一个周期内能传播的距离。

 

f:就是频率,也就是每秒能传播几个波长。单位就以赫兹为名,举例来说,1Hz 的含义就是电磁波每秒传播一个波长,1000000Hz(又叫 1MHz 或者 1 兆 Hz)的含义就是每秒传播一百万个波长。

 

由于光速恒定,所以波长和频率就是成反比关系,即波长越长,频率越低;反过来就是波长越短,频率越高。

 

 

下图是 5G 定义的两个频段范围,其中 FR1 的范围是 410MHz 到 7125MHz,实际上,4G 使用的主流频谱就处于 700MHz 到 3500MHz 之间,5G 则在继承 4G 频谱的同时不断向高频段,大带宽拓展。

 

 

频率越高,可用的频谱带宽也就越大,能提供的峰值速率也就越高。这满足了 5G 超高下载速率的需求,但较高的频段的缺点也不可忽视。

 

那就是,频率越高,波长越短,越趋向于直线传播,在复杂环境中的传播损耗越大,折射和绕射能力越差。我们对此最直观的感受就是穿墙能力差。

 

举例来说,WiFi 信号和灯光都是电磁波,WiFi 信号使用的频率为 2.4GHz 和 5GHz,我们还能讨论下家用路由器能穿一堵墙还是两堵墙的问题;而可见光的频率非常高,是 WiFi 所在频率的十几万倍,因此不但穿不了墙,甚至连纸都穿不了。

 

因此,在进行基站建设时,使用的频段越高,基站的覆盖半径就越小,想要达到连续覆盖的话,就必须把基站建得很密集。也就是说,频段越高,需要建的基站也就越多,成本自然是水涨船高。

 

 

并且,信号的频率高了,对于室内的覆盖,是要难上加难。

 

如上图所示,基站信号要从基站到达你家,需要经过室外传播损耗,绕射损耗,树木和房屋的穿透损耗,以及室内的传播损耗等五大杀手,需要强者才能生存。

 

700MHz,正是这样的强者。

 

它是移动通信最广泛使用的低频段(小于 1GHz,也称 Sub1G),传播损耗小,覆盖能力非常强大。

 

到 2020 年底,中国移动已建成 5G 基站约 35 万个,才基本实现了大部分地级市的覆盖。但要覆盖广大县城和郊区,还需要更多的基站。

 

中国移动使用的 5G 频谱为 2.6GHz,稍高于 4G 的频谱。目前移动在全国共有 315 万个 4G 基站,5G 覆盖要达到 4G 的覆盖程度,还需新建的基站数量可想而知。

 

据透露,使用 700M 频段,只需建设 45 万到 50 万个基站就可以覆盖全国了。广电计划 2021 年建 40 万个基站,就可以覆盖到全国 90%以上的村庄。

 

由此可见,700M 频段的覆盖优势是非常巨大的,这样正是它被称作「黄金频段」的原因。

 

那么,这个「黄金频段」就真的完美无缺么?

 

所谓成也萧何败也萧何,700M 的缺点和优点互为因果,不可分割。

 

由于 700M 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。但天线的面积是有限的,自然容不下太多的振子。

 

于是,5G 的核心技术——大规模天线阵列(Massive MIMO)也就基本跟 700M 无缘了。

 

目前商用的 2600M 或者 3500M 频段下的 5G 主流产品都是 192 振子 64 天线的 AAU 形态,而 700M 则只能沿用之前的 RRU 形态加 4 端口天线。

 

并且,手机在 2600M 或者 3500M 频段下可以支持 4 天线接收,而在 700M 下则只能 2 天线接收。

 

这样一来,从小区容量角度来说,2600M 或者 3500M 频段可支持 16 流数据并发,而 700M 则只能同时支持 4 流数据并发。对单个手机来说,用 2600M 或者 3500M 频段时,可同时接收 4 流数据,而用 700M 则只能同时接收 2 流数据。

 

并且,700M 的可用带宽也比动辄数百兆的 3500M 频段要小得多,这就让容量不足的问题雪上加霜。

 

也就是说,700M 从覆盖角度来说是「黄金频段」,但在容量上却是短板。

 

二、700M 的频段和带宽

既然 700M 频谱这么炙手可热,我们街头巷尾议论纷纷的 700M 到底是哪一段?莫非是 700MHz 到 800MHz 这 100M 的带宽?

 

其实,在 4G 时代,3GPP 就定义了一系列的频段列表,早已把 700M 囊括在内。

 

 

从上图可以看出,4G 定义的 700M 的分为两个系列:北美 700 和亚太 700。其中 B12,B13,B14,B17 属于北美 700,顾名思义主要在北美使用;B28 则叫做亚太 700,主要在亚洲太平洋区域使用。

 

实际上,由于亚太 700 的带宽较大,覆盖也好,在 4G 时代得到了广泛使用。范围并不局限于亚太,只要某个国家此频段可用,再加上手机支持就行。

 

到了 5G 时代,北美 700 由于过于零碎,就只定义了 n12 和 n14。亚太 700(n28)则依然是备受青睐。

 

在 4G 时代,载波带宽最多就 20M,但 5G 为了追求超高速率,信道带宽是越大越好。

 

那协议到底该给 n28 定义多大载波带宽呢?首先肯定不能超出 45M 的最大范围,其次就是谁有需求谁就抬高嗓门给 3GPP 提议。

 

于是,中国广电振臂一呼:这个频段我一家独占,就指望着拿来做大带宽的 5G 呢,支持 30M 和 40M 带宽是必须的!

 

这个提议的理由非常充分,3GPP 也就接受了。

 

由于这个 n28 属于 FDD 模式,需要使用不同频率来区分上下行。也就是说手机使用的上行频段和基站使用的下行频段是不同的。

 

不但上下行频段不同,连带宽也可以不同。

 

基站可以使用最大 40M 带宽,但手机最多只能用 30M 带宽,并且这 30M 带宽已经被定死了:703-733MHz,或者 718-748MHz 这两段,你看着挑吧。

 

虽说工信部已发文将 703-743/758-798MHz(上下行各 40M 带宽)用于 4G 和 5G,但目前看来,广电使用的还是上下行各 30M,上行使用 703-733MHz,下行则是 758-788MHz。

 

 

从上图也可以看出 FDD 的奥义:上下行使用两段分离的频谱。因此对于广电的频段使用,我们也经常使用 2x30M 来描述,就是上下行各 30M 带宽,总共使用了 60M。

 

因此如果一定要拿广电 FDD 700M 载波跟 TDD 2600M 或者 3500M 载波来对比频谱资源多寡的话,就是 60:100,即 3:5 的关系。

 

由于 TDD 模式可自由调节上下行时隙的比例,因此对于下行为主,上行为主,上下行均衡等不同的业务类型都能很好地支持。

 

而 FDD 由于上下行使用的频谱带宽是对称的,更适合于上下行比较平衡的业务。

 

在实际使用中,可以把两者的优势结合起来,2600M 或者 3500M 载波主攻下行容量,700M 补充下行容量的同时,主攻上行覆盖。

 

这就是「高低频组网」。

 

三、700M 的「共建共享」

目前广电除了拥有 700M 之外,还在 4.9G 上有 60MHz 的带宽,这俩频段一低一高,一个 FDD 一个 TDD,覆盖和容量,上下行兼顾,岂不美哉?

 

彼时,中国联通和电信已经决定 5G 共建共享,这样一来他们就拥有了 3.5GHz 上的 200M 带宽,再加上 2.1GHz 上的 45M 带宽,也是高低频,FDD 加 TDD 的组合,不但频段宽,覆盖也好。

 

这下中国移动就有些慌。自己在 2.6GHz 上有 160M 带宽,相比电信联通在 3.5GHz 上的带宽小。虽说在 4.9GHz 上还有 100M,但频段高覆盖弱,跟电信联通竞争不占上风。

 

如果能把广电的 700M 借过来用就好了!两家一谈,就一拍即合,决定也来个共建共享。

 

 

那广电这样拥有 700M「黄金频段」再加 4.9GHz,频段不缺的天之骄子,为什么要和移动进行 5G 共建共享呢?

 

其实想想虽手握重器但白手起家的广电也挺难的:一切从零开始,经验少;建了无线还得建承载,成本高;体量小,对产业链的推动力弱;花大价钱建了网,收入能否维持运营成本都难说。

 

而有了行业大佬中国移动的扶持,一切就都不是事了:

 

1. 天面共享:700M 直接跟中国移动的 900M 合路,共用天线和铁塔,成本低。

 

2. 传输共享:中国移动的承载网络非常完备,如果能借用的话,不但成本低,还可快速开通 700M 的 5G。

 

3. 容量共享:广电共享 700M,为中国移动完善网络覆盖的同时,也可享受移动在 2.6GHz 的容量优势,各取所需,相得益彰。

 

4. 降低成本:通过 1:1 的投资比例共建 700M 网络,可缓解广电的资金压力,实现低成本,快速的 5G 网络建设。

 

5. 产业拉动:中国移动作为全球体量最大的运营商,可快速推进 700M 产业链成熟,把握 5G 建设窗口和时代机遇。

 

此外,中国移动和广电的 4.9GHz 频段也是紧挨着的,也可以进行共建共享,真是天作之合啊。
 

四、广电做 5G 有什么优势?

中国传统的三大运营商已深耕多年,用户数众多,广电作为一个 5G 时代的新玩家,如果只提供同质化业务,显然是没法跟前辈进行竞争的。

 

那广电要怎样实现差异化服务呢?自然是自己的老本行:广播电视。

 

其实早在 3G 时代,3GPP 就已经支持了多媒体广播多播业务(MBMS),可实现类似手机电视的功能,但是由于网络复杂,还需要内容经营,一直没有发展起来。

 

到了 4G 时代,原先的 MBMS 升级成了 eMBMS(增强的多媒体广播多播业务),然而依旧没有发展起来。

 

到了 5G 时代,在 3GPP 协议的 R17 标准上,将会引入全新的 5G 广播多播服务(NRMB),这正是广电的业务发展目标。

 

广电不但有优质的 700M 频谱,可以实现 5G 广域覆盖,还有丰富的广播电视资源,这优势简直是得天独厚。

 

 

由于广播业务不需要交互,只有下行,不需要上行,因而也就对手机不需要鉴权,只要手机支持就可以接收视频广播,用于电视,汽车,可穿戴设备统统没有问题。

 

并且,基站只需一个信道发送即可,同时接收广播的用户数不受限制,不但大大节省网络资源,还能实现一次发送,多用户收费的效果。

 

近期,中国广电副总经理曾庆军就表示:国网致力于在即将到来的 2022 年冬奥会上,让每部手机都能收看广播电视,既没有网络拥堵,又不怕流量不够!

 

这一切看起来如此美妙,让我们拭目以待吧!