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室外无线网路的下一步
2021网路大趋势

【作者: 林海峰】2021年03月12日 星期五

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随着多事之秋的2020年已经远去,电信业者无不跃跃欲试,期待建立一个网路无所不在且四通八达的未来世界。为了实现这一目标,众家业者在2021年将触角伸进世界各地,持续并加速5G网路的发展,各国政府也致力清除多馀的频谱,以容纳更多用户和数据传输。於此同时,随着开放式无线接取网路(Open RAN)的部署大获好评,再加上新一代产品和创新技术纷??而至,无线接取网路的解构(disaggregation)势将持续发展。以下将就无线网路三大趋势进行剖析。


5G和大规模MIMO

尽管COVID-19全球疫情导致各行各业停摆,严重影响不少国家和地区的5G网路部署,但随着三星Galaxy S20和苹果iPhone 12等5G智慧型手机问世,2021年的5G网路热潮势将迅速延烧。为了支援这些崭新的通讯设备,业者料将先行评估可从大规模MIMO(多输入多输出)获益的部署方式,接着制定务实的5G网路方案。


大规模MIMO大大提升了频谱效能,让网路容量与覆盖范围更上层楼。然而,业者仍须评估并确定,为了跟进MIMO部署,所付出的额外成本与消耗的能量是否合理,抑或者所配置的被动式天线是否足以接收MIMO的宽频数据。事实上,根据报导指出,在某些地点所部署的初始高级大规模MIMO耗电量太大,导致电源供应不足,甚至得例行性地关闭设备数小时以节省能源。



图一 : 在城市环境中,大规模MIMO部署仍面临不少艰钜挑战。
图一 : 在城市环境中,大规模MIMO部署仍面临不少艰钜挑战。

从专业角度来看,大规模MIMO部署最适合人囗稠密的城市,郊区则可采用被动式天线的解决方案。但即便在城市环境中,大规模MIMO部署仍面临不少艰钜挑战,例如设计不当恐导致高楼层无法得到充分的网路覆盖。


因此,为每项部署挑选最隹的天线技术,仍是行动网路业者(MNO)在2021年的优先考量。在数据流量偏高的大都会地区,业者将针对高楼层建筑采用64T64R,低楼层建筑物则采用32T32R技术;郊区使用32T32R或16T16R, 农村地区则是32T32R(FWA)。对於流量需求适中的地区,厂商将部署8T8R解决方案,以同时满足城市低楼层建筑、郊区与农村地区的覆盖率。


清除频谱

若要打造一个网路连线无所不在且四通八达的未来世界,最重要一步莫过於清除频谱以增加用户与数据的容纳量。然而,全球大多数低频和中频的频谱范围,一向供军队、商业卫星业者、无线互联网服务供应商(WISP)以及公共设施所用。如何重新分配或共享此范围的频谱,让下一代网路顺畅运行,同时又能让运行中设备受到的影响最小化,需要仰赖现有用户与政府监管机构的积极叁与讨论。


尽管面临前述诸多挑战,2021年各国政府料将继续采取主动攻势,为5G甚至是更高阶版本的网路清除频谱。以美国为例,联邦传播委员会(FCC)最近刚完成3.5 GHz频段优先使用许可证(PAL)的拍卖,并进着手准备拍卖280GHz的中频段(C频段)频谱, 其中3.7~3.98GHz范围内的频段更提供了莫大的使用灵活性(包括5G在内)。不少业者也快马加鞭,希??在2021年找到并敲定合适的部署地点,以便抢在2021年末至2022年初间开始使用C频段通讯。因此直到2023年6月之前,许多郊区场所、行动网路业者及其用户仍无法赶上C频段的通讯潮流。除了CBRS和C频段外,业者预计在18个月内将3450~3550 MHz频段、范围达100MHz的邻近中频段频谱 ,作为5G的使用范围。



图二 : 美国卫星电视业者Dish Network已选定Open RAN技术。
图二 : 美国卫星电视业者Dish Network已选定Open RAN技术。

而在拉丁美洲和加勒比海地区(CALA),哥伦比亚和波多黎各最近也完成了一系列的频谱拍卖。自2021年起,哥伦比亚将在农村地区推出低频范围的LTE网路服务,而波多黎哥的公众宽频无线服务(CBRS)拍卖,势将促使行动网路业者和无线互联网服务供应商部署更多LTE网路架构。无独有偶地,智利最近也才宣布将举办高达1800 MHz范围的5G频谱拍卖,其中四个频段包含了700 MHz、AWS、3.5 GHz和毫米波(26 GHz)。


整个拉丁美洲和加勒比海地区於2021年所要举办的其他拍卖活动,可能会比预期来的更快更急迫。由於COVID-19疫情导致世界经济的停摆,频谱拍卖收入正好可为苦不堪言的当地政府带来丰厚利润。当然也有部份国家延後了原本计划的拍卖活动,例如巴西预计改在2021年5月或6月底举办频谱拍卖,其中5G包含了700 MHz、2.3 GHz、3.5 GHz和26 GHz等四个不同频段,而其中3.5 GHz更是引起了区域内各大业者的关注。墨西哥和乌拉圭则早已宣布600 MHz频段拍卖会的消息。墨西哥将600 MHz的拍卖会订於2021年下半年,并且与同为5G频段的3.5 GHz范围共同释出并贩售,而其他国家则紧追其後接续举办相关拍卖会。


在欧洲,欧盟亦致力於所有欧盟国家/地区新增5G范围内的频段与频宽,其中包括700MHz-30MHz、3.5GHz-400MHz和26GHz~3GHz等频段。在动态频谱共享模式下,许多欧洲业者早已将1800MHz或2100MHz频段用於5G通讯。在中东和非洲,阿拉伯联合大公国、沙乌地阿拉伯、卡达、阿曼以及南非等国业者也早已在C频段内抢占一席之地。


频谱的频段珍贵且有限,台湾政府与电信业者加紧脚步布署5G的同时,不得不提到频谱共享的概念,公民宽频无线服务频段(Citizenship Broadband Radio System;CBRS)最早是美国联邦通讯委员会(FCC)核准的频率共享机制。而台湾也针对频谱共享展开研究,在官方委托下,CommScope 即在台湾与电信财团法人(TTC)合作,共同开发适合台湾的CBRS,也肯定了CommScope在业界及研发上的努力。


冲着5G及更高阶版本而来的频谱清除工作正如火如荼地展开,此一趋势不但全球延烧,预料在2021年也将加速推进。


开放式无线接取网路

2021年时,开放式无线接取网路(Open RAN)的部署可??大获好评,新一代产品和创新技术亦将纷??而至。原因就在於Open RAN所支援的对象,包括无线电、硬体或基频模组(BBU)与软体。这些都是在无线接取网路的各个子元件内部和之间,真正开放且可互相操作的介面。此一典范可促使一个扩张後的供应生态系统持续成长,进而推动科技创新,并透过开放式介面(open interface)和标准化量产硬体(commodity hardware)平台,降低资金成本以及避免遭单一供应商「锁定」(lock in)的效应。


根据加州研究机构Mobile Experts首席分析师麦登( Madden)的说法,只要是在无线接取市场打滚的业者,几??都在「钻研」 Open RAN。他个人预判,这将是网路覆盖率的最隹解决方案。Madden强调,Open RAN可在软硬体成本更低的情况下,达到与传统架构相似的覆盖范围。


Open RAN为行动网路业者带来若干优势。首先,采用Open RAN後可压低成本的项目,包括基频模组的架上商业用(COTS)处理设备,以及无线电单元(RU)硬体的标准化量产过程(commoditization)。除此之外,它还支援软硬体的解构,从而催生并加速新服务与营运解决方案的部署。如前面所述,随着新的业者进入市场,Open RAN将是支援强大供应链生态系统的後盾。因此,随着它的部署大获好评,再加上新一代产品和创新技术(例如无线电与天线更加整合)陆续问世,CommScope更是看好未来Open RAN的解构趋势必将延续。


此外,Open RAN带来设备相互操作的便利性,在加速5G基础设施部署方面,发挥至关重要的作用。的确,美国卫星电视业者迪许网路公司(Dish Network Corp.)已选定Open RAN技术,在全美各地展开5G网路部署,并且承诺2023年6月达到70%人囗的5G网路覆盖率。而在日本,乐天株式会社(Rakuten)的5G网路也采用Open RAN架构,透过混合和匹配的方式,为用户提供最合适的网路频段。同时,英国行动通讯集团伏德风(Vodafone)也已证实,计画在欧洲和非洲试推Open RAN,初期重点为2G、3G和4G的行动通话和数据服务,未来也不排除试推包括5G在内的网路服务。 值得一提的是,伏德风近期刚成为英国首家启动现场Open RAN 4G基地台的业者。


结语


图三 : 随着5G智慧型手机问世,将加速消费市场进入5G的速度。
图三 : 随着5G智慧型手机问世,将加速消费市场进入5G的速度。

尽管去年COVID-19全球疫情严重影响各国的5G网路部署,但随着Apple iPhone 12等5G智慧型手机问世,加速消费市场进入5G的速度,2021年的5G网路热潮势将迅速延烧。为了支援这些崭新的通讯设备,业者料将先行评估可从大规模MIMO获益的部署方式,接着制定务实的5G网路方案。全球各地的政府也将持续清理并释出更多频谱空间,以容纳更多的用户和数据,而Open RAN的部署也将获得广大支持,并带动新一代产品与5G网路的推出。


(本文作者林海峰为CommScope东北亚业务总监暨亚太区OEM及运营商业务负责人)


**刊头图(source:ericsson.con)


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