淺談廣電在5G 發(fā)展中的優(yōu)勢(shì)

陳善杰

（山東廣電網(wǎng)絡(luò)有限公司泰安分公司，山東 泰安 271000）

一、5G 的發(fā)展是國(guó)家戰(zhàn)略

當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，中國(guó)科技正經(jīng)歷著突飛猛進(jìn)的發(fā)展，國(guó)家也不失時(shí)機(jī)地提出了網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的概念，而有序推進(jìn)5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的具體實(shí)現(xiàn)。因此在我們國(guó)家，5G 的發(fā)展已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略。從2018 年12 月至2020 年三月，國(guó)家在中央經(jīng)濟(jì)會(huì)議、全國(guó)“兩會(huì)”、中共中央政治局會(huì)議、國(guó)務(wù)院常委會(huì)議、中央全面深化改革委員會(huì)會(huì)議等8 次會(huì)議上，著重部署5G的發(fā)展。山東省魯政辦字[2019]187號(hào)文（2019年11月）也對(duì)加快5G 產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定了實(shí)施意見：“2020 年，實(shí)現(xiàn)設(shè)區(qū)市城區(qū)有重點(diǎn)應(yīng)用需求的區(qū)域5G 網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，在全國(guó)率先實(shí)現(xiàn)5G 規(guī)模商用。到2023 年，實(shí)現(xiàn)縣級(jí)以上城區(qū)5G 網(wǎng)絡(luò)連續(xù)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、用戶規(guī)模、流量規(guī)模、5G行業(yè)應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展居全國(guó)前列”。

二、5G 的概念

5G 就是第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th generation mobile networks 或5th generation wireless systems、5th-Generation，簡(jiǎn)稱5G），是最新一代的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，是4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系統(tǒng)后的延伸。

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)帶寬、時(shí)延、可靠性等要求更高，4G 已經(jīng)不能滿足要求，在這種大的形勢(shì)下，5G應(yīng)運(yùn)而生。在剛剛過去的2021 春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)上央視就進(jìn)行了5G+8K 的現(xiàn)場(chǎng)直播，并在現(xiàn)場(chǎng)使用了XR 技術(shù)；現(xiàn)在無人駕駛出租車也已經(jīng)在北京、長(zhǎng)沙、大連等地進(jìn)行了試運(yùn)行；5G 手機(jī)也正在逐步進(jìn)入我們的生活，如此等等，5G的應(yīng)用已經(jīng)滲透進(jìn)我們生活的方方面面。

簡(jiǎn)單地說5G 有三種典型的應(yīng)用場(chǎng)景，即：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶(eMBB)、高可靠低時(shí)延連接（URLLC）、海量物聯(lián)網(wǎng)（mMTC）。

eMBB（enhanced Mobile BroadBand）即增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶：帶寬可達(dá)20Gbps。

主要支持C 端用戶日常使用，應(yīng)用場(chǎng)景包括8K高清視頻、VR、AR 等需要高帶寬傳輸?shù)膽?yīng)用。在5G 的20Gbps 無線傳輸速率支持下，圖像渲染已經(jīng)從設(shè)備端轉(zhuǎn)移到云端，在移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景下可以享受VR/AR及超高清視頻、高畫質(zhì)游戲等應(yīng)用。大型的演唱會(huì)、體育比賽等場(chǎng)景下，能夠?qū)崿F(xiàn)更加豐富的浸入式互動(dòng)體驗(yàn)以及超高清的遠(yuǎn)程直播。比如在2021 年春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)中就采用了5G+XR 技術(shù)（XR 是擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)，是虛擬現(xiàn)實(shí)VR、增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)AR、混合虛擬現(xiàn)實(shí)MR 的統(tǒng)稱），實(shí)現(xiàn)了劉德華在香港與內(nèi)地歌手在晚會(huì)上的“同臺(tái)”演出。

URLLC（Ultra-Reliable Low Latency Connection）高可靠低時(shí)延連接：可靠性高達(dá)99.999%；時(shí)延低至ms 級(jí)。

mMTC（massive Machine Type of Communication）海量物聯(lián)網(wǎng)：可以達(dá)到每平方公里十萬個(gè)以上的連接。

主要應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，支持萬物互聯(lián)，包括超高清的視頻監(jiān)控、智能家居、智能社區(qū)、智能城市、智能農(nóng)業(yè)、可穿戴設(shè)備、資產(chǎn)跟蹤等。

三、工信部5G 頻譜分配方案

談到5G 還離不開一個(gè)名詞——載波頻率（簡(jiǎn)稱載頻），如同船與水、汽車與高速公路的關(guān)系一樣，5G 信號(hào)的傳輸也需要一個(gè)載體，這就是載頻，一個(gè)個(gè)的載頻就組成了頻譜。對(duì)于每個(gè)載頻再進(jìn)行QMA（正交幅度調(diào)制）調(diào)制來提高頻譜利用率。

5G 信號(hào)傳輸所用的頻譜大體分為兩種：高頻、中低頻，如美國(guó)，高頻：27.5G－28.35G，37G－38.6G，38.6G－40G，64G－71G；中低頻：2.5G；600M。歐盟，高頻：24.25G－27.5G，31.8G－33.4G，40.5G－43.5G；中低頻3.4G－3.6G，3.6G－3.8G，700M。中國(guó)，高頻：24.25G－27.5G，37G－43.5G；中低頻：2.6G，3.3G－3.6G，4.8G－5G，700M。

2019 年6 月6 日，工信部正式宣布我國(guó)進(jìn)入5G 時(shí)代，四大運(yùn)營(yíng)商（中國(guó)廣電、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)）同時(shí)拿到了5G 牌照，下面是工信部5G 頻譜分配方案：

中國(guó)廣電：703M－733M,758M－788M，計(jì)60M 帶寬；4900M－4960M，計(jì)60M 帶寬；

中國(guó)聯(lián)通：3500M－3600M，計(jì)100M 帶寬；

中國(guó)電信：3400M－3500M，計(jì)100M 帶寬；

中國(guó)移動(dòng)：2515M－2675M，計(jì)160M 帶寬；4800M－4900M，計(jì)100M 帶寬。

2020 年3 月19 日，3GPP（國(guó)際電信標(biāo)準(zhǔn)化組織）發(fā)布：廣電700M 正式成為5G 頻譜資源，工信部也正式授權(quán)中國(guó)廣電使用該頻段用于5G 基站建設(shè)。至此，國(guó)際上公認(rèn)的5G“黃金頻段”——700M 落戶中國(guó)廣電。

四、廣電在5G 發(fā)展中的優(yōu)勢(shì)

從上述工信部的頻譜分配方案中可以看出，工信部給運(yùn)營(yíng)商分配的頻譜資源是不同的，而電磁波在自由空間傳播其傳輸損耗隨著載波頻率的降低而降低，傳輸損耗低意味著傳輸距離更遠(yuǎn)。廣電700M 的頻率大約是移動(dòng)（2.6G）的1/4；是電信聯(lián)通（3.5G）的1/5。因此廣電700M 在5G 的發(fā)展中具有天然的優(yōu)勢(shì)。

700M之所以在國(guó)際上稱之為“黃金頻段”，是因?yàn)橛幸韵绿攸c(diǎn)：覆蓋面廣、時(shí)延低、繞射能力強(qiáng)。我們知道電磁波在自由空間是有損耗的，根據(jù)自由空間損耗公式：Ls=20log(F)+20log(D)+32.45=20log(F*D)+32.45

其中F（頻率）：Mhz，D（距離）:公里。由此可以得出如下推論：在同等條件下（空間損耗Ls 一定），距離D 與頻率F 成反比，頻率越低傳輸距離越遠(yuǎn)。在不考慮其他因素的情況下可以粗略地得出700M 的傳輸距離是3.5G 的5 倍，是4.9G 的7 倍；覆蓋面積更是達(dá)到 25 倍，49 倍。同時(shí)因?yàn)轭l率低，所以波長(zhǎng)較長(zhǎng)，因而具有超強(qiáng)的繞射能力。還有700M在5G 的應(yīng)用中與其他頻段相比，所采用的技術(shù)不同，700M（且僅有700M）采用的是FDD（頻分雙工）技術(shù)，而其他頻段采用TDD（時(shí)分雙工）技術(shù)，大家知道FDD 技術(shù)可以在同一時(shí)間段進(jìn)行上行、下行信號(hào)雙向傳輸，使得700M 較其他頻段時(shí)延更低，時(shí)延可以低至2ms，而3.5G 等是4ms 及以上。因此可以利用700M得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于港口、碼頭、內(nèi)湖、化工園區(qū)、林場(chǎng)等需要遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膱?chǎng)合；還可用于自動(dòng)駕駛、智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療等需要低時(shí)延高可靠的場(chǎng)合。

事實(shí)上，近幾年來，山東廣電一直進(jìn)行著700M 傳輸5G 信號(hào)的探索：

（一）2019 年8 月，在青島“廣電總局光影70 周年”活動(dòng)中，5G+8K首次進(jìn)行了展示，驗(yàn)證了廣電700M+5G 在大帶寬視頻領(lǐng)域中的應(yīng)用。

（二）2019 年11 年，山東廣電亨TV 平臺(tái)，利用5G+4K 對(duì)央視4K 超高清節(jié)目進(jìn)行了實(shí)時(shí)直播，驗(yàn)證了700M+5G 低時(shí)延技術(shù)對(duì)超高清的支持。

（三）2020 年5 月，在青島智慧碼頭建設(shè)中，采用700M 基站覆蓋前灣集裝箱碼頭，驗(yàn)證了700M+5G 對(duì)鋼架結(jié)構(gòu)、集裝箱等的穿透、繞射能力。

（四）2020 年7 月，在青島董家口海事局項(xiàng)目中，進(jìn)行700M+5G 超遠(yuǎn)距離覆蓋實(shí)驗(yàn)，達(dá)到創(chuàng)記錄的42 公里超遠(yuǎn)距離傳輸。

（五）2020 年7 月，在東營(yíng)林場(chǎng)項(xiàng)目中，進(jìn)行了700M+5G 覆蓋林場(chǎng)無人區(qū)的實(shí)驗(yàn)，覆蓋面積達(dá)到幾十平方公里。

（六）山東氣象局、濟(jì)南機(jī)場(chǎng)二期智慧機(jī)場(chǎng)、東營(yíng)利津?yàn)┭虼髷?shù)據(jù)中心、山東藍(lán)劍智慧物流、青島中德智慧園、山東黃金礦井、齊魯交通等700M+5G項(xiàng)目。

在以上項(xiàng)目中，廣電700M 的覆蓋面廣、時(shí)延低、繞射能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)得到了充分展現(xiàn)。事實(shí)證明，廣電利用700M 進(jìn)行5G 覆蓋，可以減少基站數(shù)量，提高工程進(jìn)度，節(jié)省客戶投資。

五、結(jié)束語

2019年6月6日，工信部宣布中國(guó)正式進(jìn)入5G時(shí)代。2021年3月25日，工信部印發(fā)《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023 年）》，確定了利用5G 進(jìn)行千兆傳輸?shù)陌l(fā)展目標(biāo)：到2023 年底建設(shè)100 個(gè)千兆城市；用戶數(shù)達(dá)到3000 萬。

2020 年9 月中國(guó)廣電掛牌成立后，就進(jìn)行了700+5G 在全國(guó)的規(guī)劃布局：在北京、南京、西安、廣州建設(shè)四個(gè)大區(qū)的5G 核心網(wǎng)，采用分布式架構(gòu)、云化部署等以覆蓋全國(guó)。

5G 時(shí)代已經(jīng)來臨，各地廣電也正在中國(guó)廣電的指導(dǎo)下，響應(yīng)工信部的號(hào)召，充分利用700M 的優(yōu)勢(shì)，積極地開展5G 業(yè)務(wù)。4G 改變生活，5G 改變社會(huì)，廣電700M 讓5G 走得更遠(yuǎn)！我們有理由相信，廣電在未來5G 的發(fā)展中一定會(huì)發(fā)揮愈來愈重要的作用，為中國(guó)5G 的發(fā)展作出更大地貢獻(xiàn)。