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Il futuro del 5G dal punto di vista dell'acquisizione collettiva degli operatori: la continua evoluzione della tecnologia multi-antenna all-band

Secondo il Ministero dell’Industria e dell’Information Technology, alla fine di giugno di quest’anno erano state costruite 961.000 stazioni base 5G, erano collegati 365 milioni di terminali di telefonia mobile 5G, pari a oltre l’80% del totale mondiale, e ce n’erano di più. oltre 10.000 casi di innovazione delle applicazioni 5G in Cina.

Lo sviluppo del 5G in Cina è rapido, ma non abbastanza.Recentemente, al fine di costruire una rete 5G con una copertura più ampia e profonda, China Telecom e China Unicom hanno acquisito congiuntamente 240.000 stazioni base 2.1g 5G, mentre China Mobile e la radio e la televisione hanno acquisito congiuntamente 480.000 stazioni base 700M 5G, con un investimento totale di 58 miliardi di yuan.

L’industria presta molta attenzione alla quota di offerte dei produttori nazionali ed esteri e troviamo il trend di sviluppo del 5G da questi due intensi appalti.Gli operatori non solo prestano attenzione all'esperienza dell'utente come la capacità e la velocità della rete 5G, ma prestano attenzione anche alla copertura della rete 5G e al basso consumo energetico.

Il 5G è disponibile in commercio da circa due anni e si prevede che raggiungerà 1,7 milioni entro la fine di quest’anno, con diversi milioni di stazioni base 5G in più da costruire nei prossimi anni (ci sono circa 6 milioni di stazioni base 4G in Cina e oltre). 5G in arrivo).

Dove andrà allora il 5G dalla seconda metà del 2021?In che modo gli operatori costruiscono il 5G?L’autore trova alcune risposte che sono state ignorate dalla richiesta di appalti collettivi e dal progetto pilota della tecnologia 5G più all’avanguardia in vari luoghi.

1、se presenta più vantaggi nella costruzione della rete 5G

Con l’approfondimento della commercializzazione del 5G e il miglioramento del tasso di penetrazione del 5G, il traffico di telefonia mobile sta aumentando in modo esplosivo e le persone avranno requisiti sempre più elevati in termini di velocità e copertura della rete 5G.I dati dell’ITU e di altre organizzazioni mostrano che entro il 2025, la DOU degli utenti 5G cinesi crescerà da 15 GB a 100 GB (26 GB a livello globale) e il numero di connessioni 5G raggiungerà 2,6 miliardi.

Come soddisfare la futura domanda 5G e costruire in modo efficiente ed economico una rete 5G di alta qualità con ampia copertura, alta velocità e buona percezione è diventato in questa fase un problema urgente per gli operatori.Cosa dovrebbero fare i vettori?

Cominciamo con la banda più critica.In futuro, le bande a bassa frequenza come 700M, 800M e 900M, le bande a frequenza media come 1.8G, 2.1g, 2.6G e 3.5g e le bande di onde millimetriche superiori verranno aggiornate al 5G.Ma successivamente, gli operatori devono considerare quale spettro può soddisfare meglio le esigenze degli attuali utenti del 5G.

Primo sguardo alle basse frequenze.I segnali in banda a bassa frequenza hanno una migliore penetrazione, vantaggi in termini di copertura, bassi costi di costruzione e manutenzione della rete e alcuni operatori sono ricchi di risorse in banda di frequenza, che sono relativamente sufficienti nella fase iniziale della costruzione della rete.

Gli operatori che implementano il 5G nelle bande a bassa frequenza devono affrontare anche problemi di interferenze elevate e velocità di rete relativamente basse.Secondo il test, la velocità del 5G a banda bassa è solo 1,8 volte più veloce di quella della rete 4G con la stessa banda bassa, che è ancora nell’ordine delle decine di Mbps.Si può dire che è la rete 5G più lenta e non può soddisfare le richieste degli utenti di conoscenza ed esperienza del 5G.

A causa dell’immaturità della catena industriale finale della banda a bassa frequenza, al momento sono state rilasciate solo due reti commerciali 5G da 800 milioni nel mondo, mentre le reti commerciali 5G da 900 milioni non sono ancora state rilasciate.Pertanto è troppo presto per ricoltivare il 5G a 800/900M.Si prevede che la catena industriale potrà rimettersi sulla strada giusta solo dopo il 2024.

E onde millimetriche.Gli operatori stanno implementando il 5G in onde millimetriche ad alta frequenza, che può portare agli utenti una maggiore velocità di trasmissione dei dati, ma la distanza di trasmissione è relativamente breve, o l'obiettivo della prossima fase di costruzione.Ciò significa che gli operatori devono costruire più stazioni base 5G e spendere più soldi.Ovviamente per gli operatori nella fase attuale, fatta eccezione per le esigenze di copertura degli hot spot, altri scenari non sono adatti alla realizzazione della banda ad alta frequenza.

E infine lo spettro.Gli operatori stanno costruendo il 5G nella banda media, che può fornire velocità dati più elevate e maggiore capacità dati rispetto allo spettro inferiore.Rispetto allo spettro elevato, può ridurre il numero di costruzioni di stazioni base e ridurre i costi di costruzione della rete per gli operatori.Inoltre, i collegamenti della catena industriale come i chip terminali e le apparecchiature delle stazioni base sono più maturi.

Pertanto, secondo l'autore, nei prossimi anni gli operatori si concentreranno ancora sulla costruzione di stazioni base 5G nello spettro medio, integrate da altre bande di frequenza.In questo modo, gli operatori possono trovare un equilibrio tra ampiezza della copertura, costi e capacità.

Secondo THE GSA, ci sono più di 160 reti commerciali 5G in tutto il mondo, di cui le prime quattro sono reti 3,5G (123), reti 2,1G (21), reti 2,6G (14) e reti 700M (13).Dal punto di vista terminale, la maturità del settore terminale 3,5g + 2,1g è di 2 o 3 anni avanti, in particolare la maturità terminale 2,1g si è avvicinata a 3,5/2,6g.

Le industrie mature sono la base del successo commerciale del 5G.Da questo punto di vista, gli operatori cinesi che costruiranno il 5G con reti 2.1g + 3.5g e 700M+2.6G avranno il vantaggio di essere pionieri nel settore nei prossimi anni.

2、FDD 8 t8r

Aiuta gli operatori a massimizzare il valore della media frequenza

Oltre allo spettro, anche più antenne sono fondamentali per soddisfare le esigenze di evoluzione delle reti 5G degli operatori.Attualmente, 4T4R (quattro antenne trasmittenti e quattro antenne riceventi) e altre tecnologie di antenne per stazioni base comunemente utilizzate nelle reti 5G FDD dagli operatori non possono più far fronte alle sfide poste dalla crescita del traffico semplicemente aumentando la larghezza di banda dello spettro.

Inoltre, con la crescita degli utenti 5G, gli operatori devono aumentare il numero di stazioni base per supportare connessioni massicce, portando a una maggiore auto-interferenza tra gli utenti.Le tradizionali tecnologie dell'antenna 2T2R e 4T4R non supportano una guida precisa a livello dell'utente e non possono ottenere un raggio accurato, con conseguente diminuzione della velocità dell'utente.

Che tipo di tecnologia multi-antenna consentirà agli operatori di raggiungere l’ampiezza della copertura del 5G tenendo conto anche di fattori come la capacità della stazione base e l’esperienza dell’utente?Come sappiamo, la velocità di trasmissione della rete wireless dipende principalmente dalla modalità operativa di invio e ricezione dei segnali tra la stazione base della rete e i dispositivi terminali come gli smartphone, mentre la tecnologia multi-antenna può raddoppiare la capacità della stazione base (raggio preciso basato su l'antenna multipla può controllare le interferenze).

Pertanto, il rapido sviluppo del 5G richiede la continua evoluzione di FDD verso 8T8R, Massive MIMO e altre tecnologie multi-antenna.Secondo l'autore, 8T8R sarà la futura direzione di costruzione della rete 5GFDD per ottenere “sia esperienza che copertura” per i seguenti motivi.

Innanzitutto, da un punto di vista standard, il 3GPP è stato migliorato in ciascuna versione del protocollo tenendo pienamente conto delle multi-antenne terminali.La versione R17 ridurrà la complessità del terminale e testerà lo stato del canale del terminale attraverso informazioni di fase tra le bande upstream e downstream della stazione base.La versione R18 aggiungerà anche una codifica ad alta precisione.

L'implementazione di questi standard richiede che almeno le stazioni base FDD 5G dispongano della tecnologia dell'antenna 8T8R.Allo stesso tempo, i protocolli R15 e R16 per l’era 5G hanno migliorato significativamente le loro prestazioni e il supporto per 2CC CA a larga banda da 2,1 g.I protocolli R17 e R18 guideranno inoltre la continua evoluzione di FDD Massive MIMO.

In secondo luogo, dal punto di vista del terminale, le 4R (quattro antenne riceventi) degli smartphone e di altri terminali possono liberare la capacità della stazione base 8T8R da 2,1 g, e la 4R sta diventando la configurazione standard dei telefoni cellulari 5G, che possono cooperare con rete per massimizzare il valore di più antenne.

In futuro, nel settore sono stati predisposti terminali 6R/8R e la tecnologia attuale è stata realizzata: la tecnologia di layout a 6 antenne è stata realizzata nell'intera macchina del terminale e lo stack di protocolli mainstream in banda base 8R è stato supportato in il processore in banda base del terminale.

Il relativo white paper di China Telecom e China Unicom considera il 5G 2.1g 4R come un telefono cellulare obbligatorio, richiedendo che tutti i telefoni cellulari 5G FDD nel mercato cinese supportino Sub3GHz 4R.

In termini di produttori di terminali, i telefoni cellulari tradizionali di fascia media e alta hanno supportato 5G FDD a media frequenza 1.8/2.1g 4R, e i futuri telefoni cellulari tradizionali 5G FDD supporteranno Sub 3GHz 4R, che sarà standard.

Allo stesso tempo, la capacità di uplink della rete è il vantaggio principale di FDD 5G.Secondo il test, l'esperienza di picco di uplink dei terminali 2T (2 antenne trasmittenti) a larga banda da 2,1 g ha superato quella dei terminali da 3,5 g.Si può prevedere che, a causa della concorrenza nel mercato dei terminali e della domanda degli operatori, in futuro un numero maggiore di telefoni cellulari di fascia alta supporterà l'uplink 2T nella banda 2.1g.

In terzo luogo, dal punto di vista dell'esperienza, dal 60% al 70% dell'attuale domanda di flusso mobile proviene da interni, ma il pesante muro di cemento all'interno diventerà il più grande ostacolo per la stazione Acer esterna per raggiungere la copertura interna.

La tecnologia dell'antenna 2.1g 8T8R ha una forte capacità di penetrazione e può raggiungere la copertura interna di edifici residenziali poco profondi.È adatto per servizi a bassa latenza e offre agli operatori maggiori vantaggi nella concorrenza futura.Inoltre, rispetto alla tradizionale cella 4T4R, la capacità della cella 8T8R è aumentata del 70% e la copertura è aumentata di oltre 4 dB.

Infine, dal punto di vista dei costi operativi e di manutenzione, da un lato, la tecnologia dell'antenna 8T8R è la scelta migliore sia per la copertura uplink urbana che per quella rurale downlink, perché presenta il vantaggio dell'iterazione e non necessita di essere sostituita entro 10 anni dopo che l'operatore ha investito.

D'altra parte, la tecnologia dell'antenna 2.1g 8T8R può far risparmiare il 30%-40% del numero di siti rispetto alla costruzione della rete 4T4R e si stima che il TCO possa risparmiare più del 30% in 7 anni.Per gli operatori, la riduzione del numero di stazioni 5G significa che in futuro la rete potrà raggiungere un minore consumo energetico, il che è anche in linea con l'obiettivo “dual carbon” della Cina.

Vale la pena ricordare che le risorse sky dell’attuale stazione base 5G sono limitate e ogni operatore ha solo uno o due poli in ciascun settore.Le antenne che supportano la tecnologia dell'antenna 8T8R possono essere integrate nelle antenne 3G e 4G della rete live, semplificando notevolmente il sito e risparmiando sull'affitto del sito.

3、FDD 8T8R non è una teoria

Gli operatori lo hanno pilotato in diversi luoghi

La tecnologia multi-antenna FDD 8T8R è stata implementata commercialmente da più di 30 operatori in tutto il mondo.Anche in Cina molti operatori locali hanno completato la validazione commerciale dell’8T8R ottenendo buoni risultati.

Nel giugno di quest'anno, Xiamen Telecom e Huawei hanno completato l'apertura del primo sito di innovazione congiunta 4/5G dual-mode 2.1g 8T8R al mondo.Attraverso il test, si è riscontrato che la profondità di copertura del 5G 2.1g 8T8R è migliorata di oltre 4 dB e la capacità di downlink è aumentata di oltre il 50% rispetto al tradizionale 4T4R.

Nel luglio di quest'anno, China Unicom Research Institute e Guangzhou Unicom hanno collaborato con Huawei per completare la verifica del primo sito 5G FDD 8T8R del China Unicom Group nell'Outfield dell'isola biologica di Guangzhou.Basata sulla larghezza di banda FDD 2.1g 40MHz, la misurazione sul campo di 8T8R migliora la copertura di 5dB e la capacità della cella fino al 70% rispetto alla tradizionale cella 4T4R.