5G 中频段频谱 ： 全功率、宽信道和独家许可的优势

5G中频段频谱： 全功率、宽信道和独家许可的优势 版权所有©2022RysavyResearch,LLC。保留所有权利。 https://www.rysavy.com 目录 通知2 执行摘要3 5G使用案例3 EXTENDEDREALITY,CLOUDGAMING,和METAVERSE4 FIXEDWIRELESSACCESS5 INDUSTRIALIOT6 美国中带频谱块7 独家许可频谱的好处7 QUALITYOFEXPERIENCE8 ECONOMICB优点11 全功率的好处11 CBRSC允许C-BAND12 ENABLINGMASSIVEMIMOADVANTAGES14 宽带15的5G优势 5GWIDECHANNELCAPABILITY16 CARRIERAGGREGATION18 环境优势19 B优点SUFFICIENTS插头和FULLPOWER19 B优点5G-ENABLEDUSECASES19 较低3GHZ案例研究20 Conclusion21 赞助23 关于RYSAVY研究23 附录A：全球中带频谱带24 通知 RysavyResearch提供本文档和此处包含的信息仅供参考。本报告中提出的结论和分析是RysavyResearch的意见，并存在风险。尽管RysavyResearch在向您提供此信息时已采取合理的谨慎态度，但RysavyResearch并不保证该信息无差错。RysavyResearch否认，在任何情况下都不对任何类型的损失或损害负责，无论是直接的，间接的，附带的，后果性的，或惩罚性的，由于或以任何方式与信息的使用有关。 ExecutiveSummary 中频段频谱是为美国消费者，企业和创新者释放5G优势的关键。该频谱构成了最佳位置，提供了对5G服务至关重要的覆盖和深度容量的平衡。该频谱的某些技术方面对于移动运营商利用这些频段释放5G的全部功能并确保可靠的高性能服务至关重要。这些包括独家许可、数百兆赫的宽频谱带和全功率无线电基站。 这些属性对于以合理的资本效率在覆盖大多数美国人的广泛基础上部署中频带频谱至关重要。随着政策制定者考虑5G和后续几代的额外中频段，至关重要的是，这些在C频段和3.45GHz中使用的关键技术属性必须得到保持 ，以便美国继续引领和创新5G。 自2010年以来，移动数据消费增长了一百多倍，爱立信移动报告预测，仅智能手机的使用量就将在2027年增加到52GB/月，而2021.2年为15GB。然而，只有提供数百兆赫的具有正确技术属性的额外中频带频谱，才能提供实现5G承诺并与当今领先5G的国家保持同步所需的能力。 本文重点介绍了几个关键的5G用例：扩展现实和metaverse，工业物联网和固定无线服务，所有这些都需要高性能，低延迟，高容量和高可靠性。反过来，本文详细解释了如何以及为什么需要独家许可，全功率和广泛的频谱来为强大的5G网络供电。最后，论文指出了这种光谱的经济和环境效益。 5G使用案例 三个说明性用例展示了5G的优势，包括其速度和低延迟，以及5G网络需要如何能够以典型速度支持覆盖区域中的数百个用户 1“美国无线投资创五年新高，CTIA年度调查发现”，2021年7月。https://www.ctia.org/news/u-s-wireless-investment-hits-五年-high-ctia-annual-survey-found。 2爱立信，爱立信移动报告，2020年6月。https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/mobility-report/reports/june-2022。 数百Mbps。第一个用例是扩展现实，云游戏和metaverse；第二个用例是固定无线接入；第三个用例是工业物联网（IoT）。 扩展现实，云游戏和Metaverse 在4G网络中消费移动数据的主要应用是视频。但是开发人员现在将注意力转向新的应用，例如扩展现实，其中包括虚拟现实和增强现实，云游戏和隐喻。 如表1所示，这些新应用程序将消耗更多的数据，并需要更高的速度和容量。如今，智能手机上的视频消耗1-3Mbps，但具有六个自由度的沉浸式虚拟现实将消耗超过200Mbps，3高出一百倍。5G需要宽的无线电信道来提供这些高吞吐率，同时需要全功率来实现支持多个同时高带宽用户的高聚合小区容量所需的高频谱效率。 3高通，“VR和AR推送连接限制”，2018年10月。https://www.qualcomm.com/media/documents/files/vr-and-ar-pushing-connectivity-limits.pdf。 表1：应用程序的吞吐量要求和数据消耗 固定无线接入 美国正在鼓励光纤网络的扩展,但尤其是在人口密度较低的地区,无线连接通常更实用。因此,美国和全球的运营商越来越多地使用5G进行固定宽带接入。这增加了另一个有竞争力的家庭宽带选择4,并为消费者提供了更多的宽带选择。爱立信 4RysavyResearch，5G网络规划-容量，性能，有线竞争力。https://rysavy.com/宽带报告/。 预计到2022.5年底，全球将有100亿FWA连接。在2022年第二季度，美国有线电视公司失去了60,000 名订户，而无线运营商获得了816,000名订户。6 然而，FWA必须适应固定宽带用户更高的数据使用量。而北美的移动宽带用户在2021年平均每月消耗15GB，7固定宽带平均使用量达到536GB。8这种数据消耗水平需要更大的网络容量。 FWA用户还期望视频和流媒体应用具有一致的服务和足够快的下载速度。在美国，运营商正在为FWA使用mmWave和中频段的组合，中频段是非城市地区更有效的解决方案。具有可预测质量的独家使用频谱对于一致的FWA服务至关重要。全功率操作使得能够实现大规模多输入多输出(MIMO)能力,因此在农村地区扩展FWA覆盖或在人口稠密地区增加FWA容量。最后,宽无线电信道以尽可能低的成本提供所需的高FWA吞吐率 。 工业IoT 5G具有多种功能来满足工业物联网需求，包括支持环境中的高密度设备，高可靠性，低延迟，网络切片，精确定位，边缘计算，高安全性和高吞吐量。许多物联网应用将需要高带宽。例如，考虑监控制造过程的超高清摄像机，或部署在移动机器人上，再加上AI来分析视频流。对于物联网，独占使用的许可频谱对于一致和可靠的连接是必要的。同时，电源将容量提高到。 5爱立信，爱立信移动报告，2020年6月。https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/mobility-report/reports/June2022. 6Next/TV，“有线电视最终在第二季度失去了宽带市场份额，这是有史以来第一个负增长季度”，2022年8月。https://www.nexttv.com/news/cable-finally-loses-宽带市场份额-在第2 季度-有史以来第一个负增长。 7同上。 8LightReading，“平均数据消耗每月超过半TB-OpenVault”，2022年3月。https://www.lightreading.com/cable-tech/average-data-consumption-eclisses-半TB-每月---openvault/d/d-id/775689。 9通过网络切片，用户将受益于网络被配置为精确解决不同的用例，例如AR/VR。有关更多详细信息，请参见5G美洲，“商业化5G网络切片”，2020年7月。https://wwww.5gamericas.org/commercalizing-5g-network-slicing/。 在工厂等环境中同时进行多个高带宽连接所需的级别，以及宽无线电信道可产生必要的高吞吐率。 为了提供扩展现实/云游戏/元感知、固定无线接入和工业物联网的这些关键新5G用例，运营商首先需要全功率 。其次，他们需要广泛的许可频谱，以稳健高效的方式提供高质量、可靠和低延迟的服务。除了这些示例之外， 5G的许多未来创新用例将需要许可的独家使用频谱。以下部分探讨了这些频谱属性的技术原因。 美国中频带频谱块 美国一直在努力提供中频段频谱，以推动5G革命。截至今天，美国能够在3GHz频段部署200MHz的全功率许可频谱。3450-3550MHz频段已于今年拍卖，与联邦现任者的协调程序将于2022年底推出。在C波段，只有最低的一百兆赫被清除用于46个部分经济区（PEA），其余的180兆赫频谱将在2023年可用。尽管现在有70MHz的公民宽带无线电服务（CBRS）许可的优先接入许可（PAL）频谱可用，但它与联邦现任者共享，并且仅限于低功率级别。到2023年底，当C波段清理完成时，美国最终将达到450MHz（计算低功率CBRSPAL频谱的70MHz），但这一进展落后于其他一些国家几年。S.监管机构将需要释放数百兆赫的额外中频带频谱，以便美国在全球舞台上重新获得竞争基础。 未来的频谱分配还必须考虑过去成功的频谱特性，这些频谱特性将为经济和社会创造最大的未来利益-以足够大的许可证边界独家访问全功率的宽信道，以促进快速部署。 独家许可的好处频谱 运营商继续通过增强网络、部署更高效的技术和利用更多频谱来扩大容量。在2016年至2020年之间，运营商的蜂窝基站数量增加了35％。11同时，具有大规模MIMO的5G的效率是没有大规模MIMO的4G的三倍以上。但单靠致密化和新技术不足以满足日益增长的需求。作为。 10截至2022年6月，美国运营商可以访问高达70MHz的授权CBRS频谱，其授权功率水平比美国C波段低300倍以上。100MHz的C波段频谱仅在46个PEA内可用，总计170MHz。此外，T-Mobile在2.5GHz时拥有约160MHz的频谱。 11CTIA，2021年年度调查摘要。https://www.ctia.org/news/2021-年度调查摘要。 如图1所示，具有适当特性的附加频谱是构建未来网络的重要第三要素。 图1：增加容量需要效率、致密化和更多频谱 只有使用独家许可的频谱，运营商才能提供一致和高质量的用户体验。作为代表全球移动通信行业的一个无线组织，“广泛地理区域的独家许可频谱对于5G的成功至关重要。“12许可频谱还产生经济利益，包括美国的许可收入S.政府、网络投资水平提高和就业增长。许可频谱确实是无线生态系统的基础。此外，高性能5G网络支持其他产品和服务，如智能手机应用程序、高效制造、更安全和自动驾驶汽车以及智能城市。 体验质量 消费者——以及越来越多利用5G连接的企业客户——期望在可靠性、吞吐量和以可预测的方式完成任务的能力方面获得一致的体验。运营商通过在覆盖区域内操作具有充足容量和信号质量的网络来实现这一目标 。表2显示了与提供高质量体验相关的复杂目标集以及运营商必须解决的相关挑战。鉴于这些挑战，独家许可频谱是运营商提供和消费者接收一致的高质量体验的最佳选择。独家许可的频谱提供了一个可预测的，。 12GSMA，2030年愿景-中频段频谱需求见解，2021年7月。https://www.gsma.com/spectrum/wp-content/uploads/2021/04/5G-Spectrum-Positions.pdf。 可靠且无干扰的资源，不仅使用户具有高质量的体验，而且还使运营商能够最快地扩展其网络。 表2：操作员目标和变量操作员必须管理 实现高质量体验的操作员目标 高平均数据吞吐量低延迟很少有掉线的电话小区之间的可靠切换支持固定和移动用户拥塞避免能够扩展容量以满足不断增长的需求快速部署新频谱 运营商必须解决的挑战，以提供高质量的体验 宏小区站点和小型小区的数量和位置支持的几代蜂窝技术由于移动的订户而导致需求变化用户设备的能力，例如支持的频段，部署的频谱数量，支持的不同频段是否