頻譜共享是5G時(shí)代大趨勢(shì)

頻譜資源是構(gòu)建新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要資源要素，是稀缺資源，在通信網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)無與倫比的位置。從現(xiàn)實(shí)情況來看，目前大多數(shù)國(guó)家沒有足夠的中低頻段頻譜來滿足5G所需的巨大數(shù)據(jù)容量需求。為解決頻譜資源緊張的問題，毫米波進(jìn)入業(yè)界視野，并成為業(yè)界討論的焦點(diǎn)話題，但從技術(shù)角度來看，毫米波有限的覆蓋范圍將會(huì)使得運(yùn)營(yíng)商付出大量的基礎(chǔ)設(shè)施投資，用它來部署5G廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)不太現(xiàn)實(shí)也不經(jīng)濟(jì)。

為解決中低頻譜資源不足而不能滿足5G大帶寬配置的問題，業(yè)界提出了一些切合實(shí)際的解決方案，例如載波聚合+動(dòng)態(tài)頻譜共享+大帶寬無線設(shè)備解決方案，使運(yùn)營(yíng)商可以更有效地進(jìn)行現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源最優(yōu)化使用，為運(yùn)營(yíng)商在5G時(shí)代贏得競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)。

頻譜共享是5G時(shí)代大趨勢(shì)

5G是全球?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)無縫覆蓋的重要技術(shù)手段，隨著5G新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的深度融合，必將帶來頻譜需求的爆炸式增長(zhǎng)。

另外，目前頻譜資源結(jié)構(gòu)性問題更加突出，中低頻段擁擠不堪，高頻段開發(fā)不足，頻譜規(guī)劃協(xié)調(diào)難度正在不斷加大。5G需要中低頻段作為5G基礎(chǔ)頻段，滿足廣覆蓋、高移動(dòng)性場(chǎng)景下的用戶體驗(yàn)需求和海量設(shè)備連接需求。但3.5GHz以下可用、好用資源已經(jīng)基本分配殆盡，很難找到大塊連續(xù)頻譜來滿足5G大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求?；谏鲜鰻顩r，業(yè)界希望通過頻譜精細(xì)化管理，可以在頻域、時(shí)域、空域多個(gè)維度實(shí)現(xiàn)頻譜共享，以解決頻譜碎片化和中低頻譜缺乏問題。

頻譜共享技術(shù)一般分為靜態(tài)頻譜共享和動(dòng)態(tài)頻譜共享。靜態(tài)頻譜共享一般適用于3G/4G網(wǎng)絡(luò)的頻譜共享。動(dòng)態(tài)頻譜共享可以實(shí)現(xiàn)不同制式網(wǎng)絡(luò)根據(jù)自身業(yè)務(wù)狀況，動(dòng)態(tài)申請(qǐng)和釋放頻譜資源，大幅提升整體頻譜利用率。

以4G/5G靜態(tài)頻譜共享為例，在5G發(fā)展初期，如果從4G原有頻譜分割部分頻譜用于部署5G，一方面會(huì)直接造成4G可用頻譜減少，另一方面，在5G部署初期，由于商用終端較少以及5G業(yè)務(wù)較少會(huì)發(fā)生5G的分配頻譜被浪費(fèi)的現(xiàn)象。這種情況下就可以采用4G/5G動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)，它可以有效實(shí)現(xiàn)硬件共享，節(jié)省5G網(wǎng)絡(luò)投資以及加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。同時(shí)，4G/5G動(dòng)態(tài)頻譜共享實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源按需分配，兼顧了4G熱點(diǎn)容量與5G極致性能，實(shí)現(xiàn)了頻譜效能利用最大化。這樣無線網(wǎng)絡(luò)就從傳統(tǒng)的以網(wǎng)絡(luò)資源為中心的模式，逐漸演進(jìn)成以用戶體驗(yàn)為中心的模式，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)重大角色的轉(zhuǎn)換。

三大神器贏得5G時(shí)代競(jìng)爭(zhēng)力

載波聚合

載波聚合（Carrier Aggregation/CA）通過將多個(gè)連續(xù)或非連續(xù)的載波（Component Carrier/CC）聚合成更大的帶寬，從而提高頻譜資源利用率，提升上下行速率。5G時(shí)代因?yàn)轭l譜資源緊張，載波聚合的需求和作用將會(huì)更明顯。

在4G LTE網(wǎng)絡(luò)中，CA技術(shù)可以將2~5個(gè)LTE成員載波聚合在一起，實(shí)現(xiàn)最大100MHz的傳輸帶寬，有效提高了上下行傳輸速率。終端根據(jù)自己的能力大小決定最多可以同時(shí)利用幾個(gè)載波進(jìn)行上下行傳輸。CA功能可以支持連續(xù)或非連續(xù)載波聚合，每個(gè)載波最大可以使用的資源是110個(gè)RB。每個(gè)用戶在每個(gè)載波上使用獨(dú)立的HARQ（混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求）實(shí)體，每個(gè)傳輸塊只能映射到特定的一個(gè)載波上。

針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的載波聚合應(yīng)用，深圳移動(dòng)2020年率先進(jìn)行了頻段間和頻段內(nèi)的載波聚合測(cè)試和驗(yàn)證。深圳移動(dòng)結(jié)合中國(guó)移動(dòng)特有的2.6GHz和4.9GHz 5G NR頻譜搭配，為充分挖掘頻譜效率，針對(duì)深圳市民中心等高價(jià)值體驗(yàn)場(chǎng)景，在高價(jià)值和高容量等特點(diǎn)區(qū)域分別驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)了2.6GHz+4.9GHz NR 200M頻段間載波聚合、2.6GHz NR 160M頻段內(nèi)載波聚合等關(guān)鍵技術(shù)，率先實(shí)現(xiàn)了5G單用戶下行速率達(dá)到3Gbit/s的體驗(yàn)，為無線環(huán)境最復(fù)雜、話務(wù)量最高的密集城區(qū)提供了5G體驗(yàn)速率。通過下行CA技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商可提供更高的下行速率，能夠進(jìn)一步滿足行業(yè)和個(gè)人用戶對(duì)速率的差異化需求。

動(dòng)態(tài)頻譜共享

頻譜是信息技術(shù)的重要載體，為解決無線設(shè)備大幅度增長(zhǎng)對(duì)頻譜資源需求增長(zhǎng)的急劇上升的矛盾，作為解決頻譜供需矛盾的有效方式之一，動(dòng)態(tài)頻譜共享（DSS）技術(shù)應(yīng)景而生。

l TD-LTE動(dòng)態(tài)頻譜共享

中國(guó)是率先在2.6GHz頻段進(jìn)行5G商用的國(guó)家。如圖3所示，中國(guó)移動(dòng)4G/5G頻譜共享技術(shù)一方面使得4G網(wǎng)絡(luò)無需移頻調(diào)整即可開通100M 5G網(wǎng)絡(luò)，加快5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，充分發(fā)揮了中國(guó)移動(dòng)2.6GHz頻段160M大帶寬大容量的優(yōu)勢(shì)，保障了用戶體驗(yàn)和用戶業(yè)務(wù)需求。在保證5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同時(shí)，4G可以開啟4個(gè)及以上載波，保障4G網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)區(qū)域容量需求。針對(duì)高容量場(chǎng)景，深圳移動(dòng)已經(jīng)在深圳龍華熱點(diǎn)區(qū)域率先實(shí)現(xiàn)了連片2.6GHz LNR頻譜共享，根據(jù)需求變化可動(dòng)態(tài)分配4G/5G的頻寬，最大化頻譜資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)投資收益最大化。

外場(chǎng)實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，LTE用戶從獨(dú)享和共享小區(qū)間遷移成功率為100%，遷移過程中業(yè)務(wù)保持連續(xù)，用戶感知不受影響。該技術(shù)對(duì)終端無額外要求，支持TD-LTE和NR的終端天然支持動(dòng)態(tài)頻譜共享。DSS的核心是軟件升級(jí)和5G NR設(shè)備，其適用于移頻和不移頻兩種場(chǎng)景，如圖4所示。

今年2月，中國(guó)移動(dòng)在杭州進(jìn)行了全球首個(gè)TD-LTE&NR動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)驗(yàn)證，該驗(yàn)證基于現(xiàn)網(wǎng)真實(shí)的空口環(huán)境進(jìn)行，在2.6GHz的4G/5G雙?；旧戏謩e測(cè)試了已移頻和未移頻兩種場(chǎng)景下LTE&NR動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)。測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了可以利用4G/5G制式間頻段間的話務(wù)差異和潮汐效應(yīng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整分配4G和5G的空口資源，在時(shí)域和頻域兩個(gè)維度上實(shí)現(xiàn)靈活的資源共享，可以1ms周期粒度進(jìn)行協(xié)同調(diào)度和頻分復(fù)用，最大化頻譜利用率。

l FDD動(dòng)態(tài)頻譜共享

當(dāng)前，利用現(xiàn)有FDD頻譜及設(shè)備演進(jìn)實(shí)現(xiàn)5G商用成為運(yùn)營(yíng)商的普遍需求。在FDD頻段，現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)向5G NR演進(jìn)的過程中，運(yùn)營(yíng)商仍需保留至少一個(gè)GSM載頻或者UMTS載波來保障用戶語音需求，因此動(dòng)態(tài)頻譜共享無法在全帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)。為此，設(shè)備廠商如中興通訊就推出了三模動(dòng)態(tài)頻譜共享解決方案SuperDSS，該方案可以實(shí)現(xiàn)GSM或UMTS按需占用頻譜，在1.8GHz或2.1GHz頻段上同時(shí)支持2G/4G/5G或3G/4G/5G三個(gè)制式全動(dòng)態(tài)共享，這樣可以將更多的頻譜資源釋放給5G，一方面保障了現(xiàn)網(wǎng)傳統(tǒng)語音用戶體驗(yàn)，另一方面實(shí)現(xiàn)了5G NR頻譜效益最大化。

l DSS的優(yōu)勢(shì)

DSS的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)是明顯的，它可以讓運(yùn)營(yíng)商更有效地利用現(xiàn)有頻譜資產(chǎn)，可以更快、更經(jīng)濟(jì)、更高效地部署5G。通過動(dòng)態(tài)頻譜共享技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商就可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)之間動(dòng)態(tài)地共享頻譜。DSS可根據(jù)流量需求共享頻譜，可以瞬間完成頻譜的分配，在現(xiàn)有的頻譜下為4G LTE和5G NR提供最佳性能，有助于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)平滑演進(jìn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)用戶向5G網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)遷移。

大帶寬無線設(shè)備

5G需要充足的頻譜資源作為支撐，連續(xù)大帶寬中頻頻譜無疑是實(shí)現(xiàn)5G極致體驗(yàn)的最佳選擇。由于衛(wèi)星占用、頻譜離散分配等各種原因，運(yùn)營(yíng)商可能獲取不連續(xù)的離散頻譜，因此超寬頻解決方案可以解決運(yùn)營(yíng)商面臨的問題。在站址天面空間緊張的情況下，針對(duì)存量天線復(fù)雜的場(chǎng)景，目前5G網(wǎng)絡(luò)可利用160M大帶寬的5G AAU設(shè)備，采用一面天線收編無源3.5GHz以下全部頻段的天線設(shè)備，可以更多地騰挪出基站天面空間。更有廠家宣布開發(fā)出了最大帶寬可以支持400MHz的設(shè)備，可以把400MHz以內(nèi)的離散頻譜都利用起來，極大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)部署。

5G發(fā)展大幕揭開后，深圳移動(dòng)率先開展5G“新基建”的先行先試工作，為粵港澳大灣區(qū)和深圳先行示范區(qū)建設(shè)提供有力支撐。目前，深圳移動(dòng)現(xiàn)已在熱點(diǎn)區(qū)域率先實(shí)現(xiàn)連片2.6GHz LNR頻譜共享，針對(duì)高容量需求場(chǎng)景，DSS創(chuàng)新技術(shù)可根據(jù)需求變化動(dòng)態(tài)分配4G和5G的頻寬，最大化利用頻譜資產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)投資收益與服務(wù)挖潛最大化。

載波聚合、動(dòng)態(tài)頻譜共享以及大帶寬無線設(shè)備解決方案這三大利器，將極大地解決云運(yùn)營(yíng)商面臨的頻譜資源緊張的難題，為運(yùn)營(yíng)商在5G時(shí)代贏得競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)。
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