¿Cuáles son las diferencias entre las dos principales soluciones 5G en China y Estados Unidos?
¿Qué es exactamente el 5G?
El nombre completo de 5G es la red móvil de quinta generación.
1G (llamada de voz): La primera generación (1G) se lanzó a finales de los años 1970 y se puso en uso. principios de los años 1980. Las redes 1G utilizan señales analógicas para transmitirse entre usuarios de celulares a través de una red de estaciones base distribuidas (alojadas en torres de estaciones base) utilizando estándares como AMPS y TACS.
2G (Mensajería): En la década de 1990, las redes móviles 2G dieron origen a las primeras telecomunicaciones cifradas digitalmente, mejorando la calidad de la voz, la seguridad de los datos y la capacidad de datos al tiempo que se utilizaban circuitos de intercambio estándar GSM para proporcionar capacidades de datos limitadas.
3G (Datos limitados: multimedia, texto, Internet): a finales de los años 1990 y principios de los 2000, las redes 3G introdujeron velocidades de transferencia de datos más rápidas mediante la transición completa a la conmutación de paquetes de datos, algunas de las cuales ya eran 2G. estándar para conmutación de circuitos de voz, que permitió la transmisión de datos y el lanzamiento de los primeros servicios comerciales 3G en 2003, incluido el acceso a Internet móvil, el acceso inalámbrico fijo y las videollamadas.
4G y LTE (datos reales: acceso dinámico a información, equipo variable): 4G aprovecha al máximo las redes IP y se basa completamente en la conmutación de paquetes. La velocidad de transmisión de datos es 10 veces mayor que la de 3G. Debido a la gran ventaja del ancho de banda y la velocidad de red extremadamente rápida de la red 4G, se ha mejorado la calidad de los datos de vídeo. La popularidad de las redes LTE establece el estándar de comunicaciones para dispositivos móviles y transmisión de datos.
En comparación con 4G, 5G añade las características de alta velocidad, red ubicua, bajo consumo de energía y baja latencia, por lo que tiene una capacidad de red ultragrande, proporciona capacidades de conexión para cientos de miles de millones de dispositivos y cumple con los Requisitos de comunicación del Internet de las Cosas. En la actualidad, la era 5G ha definido los siguientes tres escenarios de aplicación principales:
eMBB: la banda ancha móvil mejorada, como su nombre indica, está dirigida a servicios de banda ancha móvil de alto tráfico;
URLLC: comunicación de confiabilidad ultraalta y latencia ultrabaja, como conducción no tripulada y otros servicios (la respuesta de 3G es de 500 ms, 4G es de 50 ms, 5G requiere 0,5 ms);
mMTC: Internet de las cosas de gran conexión , dirigido a servicios de Internet de las cosas a gran escala;
El estándar 5G se divide en dos etapas principales: R15 y R16, de las cuales R15 se divide en tres partes La R15 NR NSA (Nueva Radio No Independiente). Networking) se completó en diciembre de 2017, y el estándar R15 NR SA (la nueva red independiente de interfaz aérea) se completó en junio de 2018, y el posterior 5G Late Drop se congeló en junio de este año. El tiempo de finalización del estándar R16 será. No será hasta junio de 2020. Para entonces, todos los estándares 5G estarán completos. El estándar R15 es principalmente un método de red 5G, mientras que el estándar R16 es principalmente para aplicaciones en campos verticales como fábricas inteligentes y conducción sin conductor.
Se ha debatido ampliamente sobre la NSA y SA en la etapa R15 que se ha completado hoy.
¿Por qué aparece la NSA, es decir, las redes no independientes? A diferencia de la evolución general anterior de 2G/3G/4G, la red central y las estaciones base en la era 5G están separadas, por lo que existen muchos más métodos de combinación. El estándar R15 Late Drop también agrega más métodos de combinación a la NSA, lo que permite a los operadores móviles implementar redes 5G de manera más conveniente, principalmente agregando el modo de red no independiente de la NSA, convirtiendo a 5G como red central y agregando estaciones base 5G como principal. La estación base 4G es complementaria o la estación base 4G es principal y la estación base 5G es complementaria. Además, también admite conexión dual NR-NR, lo que significa que el teléfono móvil está conectado a dos bandas de frecuencia diferentes al mismo tiempo. La baja frecuencia sirve como capa de cobertura y la alta frecuencia sirve como capa de expansión, lo cual no. solo asegura la cobertura de la señal pero también aumenta la velocidad de transmisión.
Entre los teléfonos móviles 5G actualmente comerciales, solo los teléfonos móviles de Huawei admiten redes SA. Las redes SA son la tendencia de desarrollo futura, pero eso no significa que NSA sea 5G falso. Actualmente, muchos operadores chinos utilizan NSA y. 5G. El desarrollo es la transición de NSA a SA. El año que viene todos los teléfonos móviles serán compatibles con NSA/SA, ¡te sugiero que los compres el año que viene!
Dos soluciones 5G principales: Sub-6G y onda milimétrica
Los métodos de construcción 5G incluyen redes independientes y redes no independientes. Entonces, ¿en qué tipo de 5G quieres construir? De hecho, existen dos tipos, que son lo que llamamos las dos grandes soluciones 5G: Sub-6G y onda milimétrica.
Estas dos soluciones se dividen según los diferentes espectros utilizados por 5G. Espectro es la abreviatura de densidad de espectro de frecuencia. La transmisión de la señal de comunicación de teléfonos móviles se transmite a través de una determinada frecuencia.
Según la especificación TS 38.104 de la versión V15.0.0 lanzada en diciembre de 2017, el rango de frecuencia de 5G NR se define como diferentes FR: FR1 y FR2. El primero (FR1) se centra en el espectro electromagnético (EM) por debajo de 6 GHz (espectro de banda baja a media, también conocido como Sub-6), principalmente en las bandas de 3 GHz y 4 GHz. El segundo tipo de FR2 se centra en la banda de frecuencia entre 24 y 300GHz ("espectro de alta frecuencia" u "onda milimétrica").
El número de banda de frecuencia de 5G NR comienza con ?n?, que es diferente del número de banda de frecuencia de LTE que comienza con ?B?. Las bandas de frecuencia 5G NR actuales designadas por 3GPP son las siguientes:
① Dentro del rango FR1 (Sub-6GHz):
② Dentro del rango FR2 (onda milimétrica):
Longitud de onda Las ondas milimétricas más cortas producen haces más estrechos, lo que proporciona mejor resolución y seguridad para la transmisión de datos, así como velocidades rápidas, grandes volúmenes de datos y pequeños retrasos. En segundo lugar, se dispone de más ancho de banda de ondas milimétricas, lo que no solo mejora la velocidad de transmisión de datos, sino que también evita la congestión en las bandas de baja frecuencia (antes de estudiar la aplicación de las frecuencias de ondas milimétricas en 5G, esta banda de frecuencia se utilizaba principalmente en servicios de radar y satélite). El ecosistema de ondas milimétricas 5G requiere una infraestructura a gran escala, pero puede alcanzar velocidades de transmisión de datos 20 veces superiores a las redes 4G LTE.
En su demostración en el MWC, Qualcomm logró una velocidad de transmisión de red de 4,63 Gbps utilizando tecnología de ondas milimétricas, una velocidad inimaginable en la era 4G.
Sin embargo, debido a las características físicas de las ondas de radio, la longitud de onda corta y las características de haz estrecho de las ondas milimétricas mejoran la resolución de la señal, la seguridad de la transmisión y la velocidad de transmisión, pero la distancia de transmisión se reduce considerablemente.
Según el test de cobertura 5G de Google para el mismo rango y el mismo número de estaciones base, una red 5G desplegada con ondas milimétricas puede cubrir al 11,6% de la población a una velocidad de 100Mbps, y al 3,9% a una tasa de población de 1 Gbps; utilizando la red 5G de banda de frecuencia Sub-6, la red de tasa de 100 Mbps puede cubrir al 57,4% de la población y la tasa de 1 Gbps puede cubrir al 21,2% de la población.
Comparación de los resultados de las pruebas de Google, la parte superior es la cobertura de ondas milimétricas, la parte inferior es la cobertura Sub-6
Se puede ver que la tasa de cobertura de la red 5G que opera bajo Sub-6 6 es onda milimétrica 5 Más que veces. Además, la construcción de estaciones base de ondas milimétricas requiere alrededor de 13 millones de instalaciones en postes telefónicos y costará 400 mil millones de dólares. Esto puede garantizar una cobertura del 72% a una velocidad de 100 Mbps por segundo en la banda de frecuencia de 28 GHz y una velocidad de aproximadamente. 55 Gbps por segundo % de cobertura. Sub-6 solo necesita instalar una estación base 5G en la estación base 4G original, lo que ahorra enormemente los costos de implementación.
Actualmente, debido a que el gobierno estadounidense, especialmente el militar, utiliza una gran cantidad de bandas de frecuencia en el rango de 3-4 GHz para comunicaciones militares y de defensa, Estados Unidos se ve obligado a optar por apostar por las ondas milimétricas. .
China optó por apostar por el Sub-6G Según las especificaciones de rango de espectro 3GPP para 5G, China Unicom y China Telecom abandonaron sus anteriores recursos de espectro a cambio de recursos de 3,5GHz (3400MHz-3500Mhz), que es. actualmente la industria más madura asignada a China Telecom, 3500MHz-3600MHz asignada a China Unicom (China Mobile continúa profundizando sus esfuerzos en la banda de frecuencia de 2,6 GHz y la banda de frecuencia de 4,9 GHz).
Además, aunque China apuesta por el Sub-6G, no ha renunciado a su exploración de las ondas milimétricas, implementando plenamente el concepto de no poner huevos en la misma cesta.
El estado de la construcción de 5G en China y Estados Unidos
Acabamos de decir que hay fallas en la onda milimétrica 5G en Estados Unidos, por lo que la banda de espectro entre 3Ghz y 4Ghz Sub-6G domina actualmente la actividad global de 5G porque el rango de propagación de 3Ghz y 4Ghz se ha mejorado en comparación con el espectro de ondas milimétricas, lo que permite proporcionar la misma cobertura y rendimiento con menos estaciones base.
China también se ha convertido en el líder mundial en 5G y se espera que se convierta en el líder de la economía global 5G y construya estándares globales 5G:
China planea implementar el primer 5G ampliamente utilizado Network, cuyos primeros servicios de la red Sub-6 estarán disponibles en 2020. Es probable que la ventaja de ser el primero en actuar impulse un crecimiento significativo del mercado para los proveedores de teléfonos inteligentes y equipos de telecomunicaciones, así como para los proveedores nacionales de sistemas y semiconductores. Por lo tanto, las empresas de Internet de China desarrollarán servicios y aplicaciones basados en velocidades 5G y rendimiento de baja latencia para su mercado interno. A medida que 5G se implementa en todo el mundo en bandas de frecuencia similares, es probable que las aplicaciones y servicios de Internet y teléfonos inteligentes de China dominen, incluso si están excluidos del mercado estadounidense. El desarrollo de China en el campo 5G reproducirá la gloria de Estados Unidos en el campo 4G.
En el extranjero, China ha estado cooperando con países y empresas extranjeras para ampliar su influencia 5G. En Europa, a pesar de que los funcionarios estadounidenses pidieron a sus aliados que bloquearan a las empresas chinas, Huawei y ZTE todavía brindan servicios de construcción para redes 5G de países individuales y han firmado múltiples contratos 5G. Además, China ha invertido mucho tiempo y recursos en su Iniciativa de la Franja y la Ruta, incluida la promoción de la infraestructura de red construida en China para brindar conectividad en toda la ruta. Esta estrategia ya ha tenido cierto éxito: en el tercer trimestre de 2018, Huawei tenía una participación del 28% del mercado global de equipos de comunicaciones, 4 puntos porcentuales más que en 2015. A medida que más regiones dependan de los equipos de comunicaciones chinos para implementar redes 5G, se espera que la participación de mercado de Huawei siga creciendo. Estos esfuerzos permitirán a China promover sus estándares y especificaciones de red 5G preferidos y dominarán el mercado mundial de productos 5G en el futuro.
Estados Unidos todavía está pensando en cómo resolver completamente las deficiencias de las ondas milimétricas. Actualmente está tratando de mejorar la eficiencia de propagación de las ondas milimétricas mediante MIMO masivo y formación de haces.
Massive MIMO es un conjunto de antenas que ampliará en gran medida el número de conexiones de dispositivos y el rendimiento de datos, y permitirá que las estaciones base se adapten a más señales de usuarios y aumenten significativamente la capacidad de la red (suponiendo que haya múltiples rutas de radio del usuario). Beamforming es una tecnología que identifica a usuarios específicos para que puedan entregarles datos de manera más efectiva y reducir la interferencia de los usuarios cercanos. Si bien estas tecnologías pueden mejorar la eficiencia de la propagación de ondas milimétricas, todavía existen desafíos para mantener las conexiones estables en rangos más grandes. Será necesario invertir mucho tiempo y costos de I+D para abordar las características de propagación de las ondas milimétricas antes de que puedan implementarse como una solución de red inalámbrica más general.
Además, Estados Unidos todavía está pensando en cambiar a la solución Sub-6G y seguir el ejemplo de China.
Acelerar el despliegue de 5G 6 Sub-6 GHz en Estados Unidos. Agregar nuevas bandas a transceptores multibanda complejos llevará aproximadamente dos años, y EE. UU. podrá lograr un uso más maduro del espectro aprovechando los subcomponentes y equipos que ya están en el mercado, como el uso de productos Qualcomm existentes para habilitar las bandas de frecuencia de los sistemas 5G de China. se utiliza para evitar perder más tiempo poniéndose al día con los dos años de investigación 5G rezagados.
Sin embargo, incluso si el espectro es compartido por el gobierno, tomará 5 años:
Si quieres permitir el uso comercial de la banda Sub-6, puedes volver -planificar la banda de frecuencia del gobierno o ** *Disfrutar de estas bandas, pero ambos métodos llevan un tiempo relativamente largo. El tiempo promedio que lleva eliminar la ocupación del espectro (migrar usuarios y sistemas existentes a otras partes del espectro) y luego liberarlo al sector civil mediante subastas, asignaciones directas u otros métodos suele ser de más de 10 años. Compartir el espectro es un proceso ligeramente más rápido ya que no requiere una revisión completa de los usuarios existentes, pero aun así llevará más de cinco años.
Se puede decir que Estados Unidos ha caído en el dilema del 5G, mientras que China está haciendo un progreso muy constante en el desarrollo del 5G. El Ministerio de Industria y Tecnología de la Información declaró recientemente que las redes 5G que se promueven actualmente en varios lugares son básicamente redes no independientes. Se espera que mi país invierta oficialmente en la construcción de redes 5G independientes a gran escala el próximo año.
La "Contribución económica de la industria 5G" de la Academia de Tecnología de la Información y las Comunicaciones de China cree que de 2020 a 2025, se espera que la producción económica total de mi país impulsada directamente por la comercialización de 5G alcance los 10,6 billones de yuanes, y la producción económica total Impulsado indirectamente por unos 24,8 billones de yuanes, 5G creará directamente más de 3 millones de puestos de trabajo.
Lo más importante es que China probablemente se convertirá en el líder mundial en 5G y recreará el dominio económico global de Estados Unidos en la era 4G.
Fuente de datos: La Junta de Innovación de Defensa del Departamento de Defensa de EE. UU. publicó el informe "Ecosistema 5G: Riesgos y oportunidades para el Departamento de Defensa de EE. UU." ("EL ECOSISTEMA 5G: RIESGOS Y OPORTUNIDADES PARA el Departamento de Defensa")