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L’avenir de la 5G du point de vue de l’acquisition collective des opérateurs : l’évolution continue de la technologie multi-antennes toutes bandes

Selon le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information, à la fin du mois de juin de cette année, 961 000 stations de base 5G avaient été construites, 365 millions de terminaux de téléphonie mobile 5G étaient connectés, ce qui représente plus de 80 % du total mondial, et il y en avait plus plus de 10 000 cas d’innovation d’applications 5G en Chine.

Le développement de la 5G en Chine est rapide, mais pas suffisant.Récemment, afin de construire un réseau 5G avec une couverture plus large et plus profonde, China Telecom et China Unicom ont acquis conjointement 240 000 stations de base 5G 2,1g, et China Mobile et la radio et la télévision ont acquis conjointement 480 000 stations de base 5G 700M, avec un investissement total de 58 milliards de yuans.

L'industrie accorde une attention particulière à la part des enchères des fabricants nationaux et étrangers, et nous constatons la tendance au développement de la 5G à partir de ces deux achats intensifs.Les opérateurs prêtent non seulement attention à l'expérience utilisateur telle que la capacité et la vitesse du réseau 5G, mais également à la couverture du réseau 5G et à la faible consommation d'énergie.

La 5G est disponible dans le commerce depuis environ deux ans et devrait atteindre 1,7 million d'ici la fin de cette année, avec plusieurs millions de stations de base 5G supplémentaires qui seront construites dans les années à venir (il y a environ 6 millions de stations de base 4G en Chine et plus encore). 5G à venir).

Alors, où ira la 5G à partir du second semestre 2021 ?Comment les opérateurs construisent-ils la 5G ?L'auteur trouve des réponses qui ont été ignorées dans la demande d'achats collectifs et dans le projet pilote de technologie 5G le plus avancé dans divers endroits.

1、if présente plus d’avantages dans la construction du réseau 5G

Avec l'approfondissement de la commercialisation de la 5G et l'amélioration du taux de pénétration de la 5G, le trafic de téléphonie mobile augmente de manière explosive et les gens auront des exigences de plus en plus élevées en matière de vitesse et de couverture du réseau 5G.Les données de l'UIT et d'autres organisations montrent que d'ici 2025, la DOU des utilisateurs 5G en Chine passera de 15 Go à 100 Go (26 Go au niveau mondial) et que le nombre de connexions 5G atteindra 2,6 milliards.

Comment répondre à la future demande 5G et construire efficacement et à moindre coût un réseau 5G de haute qualité avec une large couverture, une vitesse rapide et une bonne perception est devenu à ce stade un problème urgent pour les opérateurs.Que doivent faire les transporteurs ?

Commençons par le groupe le plus critique.À l'avenir, les bandes de basses fréquences telles que 700M, 800M et 900M, les bandes de fréquences moyennes telles que 1,8G, 2,1g, 2,6G et 3,5g, ainsi que les bandes d'ondes millimétriques supérieures seront mises à niveau vers la 5G.Mais ensuite, les opérateurs doivent déterminer quel spectre peut mieux répondre aux besoins des utilisateurs actuels de la 5G.

Regardez d’abord les basses fréquences.Les signaux en bande basse fréquence ont une meilleure pénétration, des avantages en termes de couverture, de faibles coûts de construction et de maintenance du réseau, et certains opérateurs sont riches en ressources en bande de fréquence, qui sont relativement suffisantes au stade initial de la construction du réseau.

Les opérateurs déployant la 5G dans les bandes de basses fréquences sont également confrontés à des problèmes d’interférences élevées et à des vitesses de réseau relativement lentes.Selon le test, la vitesse de la 5G bande basse n'est que 1,8 fois plus rapide que celle du réseau 4G avec la même bande basse, qui est toujours de l'ordre de plusieurs dizaines de Mbps.On peut dire qu'il s'agit du réseau 5G le plus lent et qu'il ne peut pas répondre aux demandes des utilisateurs en matière de cognition et d'expérience 5G.

En raison de la chaîne industrielle immature de la bande basse fréquence, seuls deux réseaux commerciaux 5G de 800 M ont été lancés dans le monde à l'heure actuelle, tandis que les réseaux commerciaux 5G de 900 M n'ont pas encore été lancés.Il est donc trop tôt pour remettre en service la 5G à 800M/900M.On s’attend à ce que la chaîne industrielle ne puisse se mettre sur la bonne voie qu’après 2024.

Et des ondes millimétriques.Les opérateurs déploient la 5G par ondes millimétriques à haute fréquence, ce qui peut offrir aux utilisateurs une vitesse de transmission de données plus rapide, mais la distance de transmission est relativement courte, ou constitue l'objectif de la prochaine phase de construction.Cela signifie que les opérateurs doivent construire davantage de stations de base 5G et dépenser plus d’argent.Évidemment, pour les opérateurs au stade actuel, à l'exception des exigences de couverture des points chauds, d'autres scénarios ne sont pas adaptés à la construction d'une bande haute fréquence.

Et enfin le spectre.Les opérateurs construisent la 5G dans la bande médiane, qui peut offrir des vitesses de données plus élevées et une plus grande capacité de données que le spectre inférieur.Par rapport au spectre élevé, il peut réduire le nombre de constructions de stations de base et réduire les coûts de construction du réseau pour les opérateurs.De plus, les maillons de la chaîne industrielle tels que les puces de terminaux et les équipements de stations de base sont plus matures.

Ainsi, selon l'auteur, au cours des prochaines années, les opérateurs continueront de se concentrer sur la construction de stations de base 5G dans le spectre moyen, complétées par d'autres bandes de fréquences.De cette manière, les opérateurs peuvent trouver un équilibre entre l’étendue de la couverture, le coût et la capacité.

Selon THE GSA, il existe plus de 160 réseaux commerciaux 5G dans le monde, les quatre principaux étant les réseaux 3,5G (123), les réseaux 2,1G (21), les réseaux 2,6G (14) et les réseaux 700M (13).Du point de vue du terminal, la maturité de l'industrie des terminaux 3,5g + 2,1g est de 2 à 3 ans à venir, en particulier la maturité du terminal 2,1g s'est approchée de 3,5/2,6g.

Les industries matures constituent le fondement du succès commercial de la 5G.De ce point de vue, les opérateurs chinois qui construisent la 5G avec des réseaux 2,1g + 3,5g et 700M+2,6G bénéficieront d'un avantage de premier plan dans l'industrie dans les années à venir.

2、FDD8t8r

Aider les opérateurs à maximiser la valeur de la moyenne fréquence

Outre le spectre, plusieurs antennes sont également essentielles pour répondre aux besoins d'évolution des réseaux 5G des opérateurs.Actuellement, le 4T4R (quatre antennes d'émission et quatre antennes de réception) et d'autres technologies d'antennes de stations de base couramment utilisées dans les réseaux 5G FDD par les opérateurs ne peuvent plus relever les défis posés par la croissance du trafic en augmentant simplement la bande passante du spectre.

De plus, à mesure que le nombre d’utilisateurs de la 5G augmente, les opérateurs doivent augmenter le nombre de stations de base pour prendre en charge des connexions massives, ce qui entraîne une augmentation des auto-interférences entre les utilisateurs.Les technologies d'antenne traditionnelles 2T2R et 4T4R ne prennent pas en charge un guidage précis au niveau de l'utilisateur et ne peuvent pas obtenir un faisceau précis, ce qui entraîne une diminution de la vitesse de l'utilisateur.

Quel type de technologie multi-antennes permettra aux opérateurs d'atteindre la couverture étendue de la 5G tout en prenant également en compte des facteurs tels que la capacité des stations de base et l'expérience utilisateur ?Comme nous le savons, la vitesse de transmission du réseau sans fil dépend principalement du mode de fonctionnement d'envoi et de réception de signaux entre la station de base du réseau et les terminaux tels que les téléphones intelligents, tandis que la technologie multi-antennes peut doubler la capacité de la station de base (faisceau précis basé sur plusieurs antennes peuvent contrôler les interférences).

Par conséquent, le développement rapide de la 5G nécessite l’évolution continue du FDD vers le 8T8R, le Massive MIMO et d’autres technologies multi-antennes.De l'avis de l'auteur, 8T8R sera la future direction de construction du réseau 5GFDD pour obtenir « à la fois l'expérience et la couverture » pour les raisons suivantes.

Premièrement, d’un point de vue standard, le 3GPP a été amélioré dans chaque version du protocole en prenant pleinement en compte les multi-antennes des terminaux.La version R17 réduira la complexité du terminal et testera l'état du canal du terminal grâce aux informations de phase entre les bandes amont et aval de la station de base.La version R18 ajoutera également un codage de haute précision.

La mise en œuvre de ces normes nécessite qu'au moins les stations de base 5G FDD disposent de la technologie d'antenne 8T8R.Dans le même temps, les protocoles R15 et R16 pour l’ère 5G ont considérablement amélioré leurs performances et leur prise en charge du 2CC CA à large bande passante de 2,1 g.Les protocoles R17 et R18 piloteront également l’évolution continue de FDD Massive MIMO.

Deuxièmement, du point de vue du terminal, le 4R (quatre antennes de réception) des téléphones intelligents et autres terminaux peut libérer la capacité de la station de base 2,1 g 8T8R, et le 4R devient la configuration standard des téléphones mobiles 5G, qui peuvent coopérer avec le Réseau pour maximiser la valeur de plusieurs antennes.

À l'avenir, des terminaux 6R/8R ont été présentés dans l'industrie et la technologie actuelle a été réalisée : la technologie de disposition à 6 antennes a été réalisée dans l'ensemble de la machine du terminal, et la pile de protocoles de bande de base grand public 8R a été prise en charge dans le processeur de bande de base du terminal.

Le livre blanc pertinent de China Telecom et China Unicom considère la 5G 2.1g 4R comme un téléphone mobile obligatoire, exigeant que tous les téléphones mobiles 5G FDD sur le marché chinois prennent en charge Sub3GHz 4R.

En ce qui concerne les fabricants de terminaux, les téléphones mobiles grand public moyen et haut de gamme prennent en charge la fréquence moyenne 5G FDD 1,8/2,1 g 4R, et les futurs téléphones mobiles 5G FDD grand public prendront en charge Sub 3 GHz 4R, qui sera la norme.

Dans le même temps, la capacité de liaison montante du réseau constitue le principal avantage du FDD 5G.Selon le test, l'expérience de pointe de liaison montante des terminaux 2T à large bande passante de 2,1 g (2 antennes d'émission) a dépassé celle des terminaux de 3,5 g.On peut prédire que, sous l'impulsion de la concurrence sur le marché des terminaux et de la demande des opérateurs, davantage de téléphones mobiles haut de gamme prendront en charge la liaison montante 2T dans la bande 2,1g à l'avenir.

Troisièmement, du point de vue de l'expérience, 60 à 70 % de la demande actuelle de flux mobile provient de l'intérieur, mais le lourd mur de ciment à l'intérieur deviendra le plus grand obstacle pour que la station Acer extérieure puisse atteindre une couverture intérieure.

La technologie d'antenne 2,1 g 8T8R a une forte capacité de pénétration et peut atteindre une couverture intérieure des bâtiments résidentiels peu profonds.Il convient aux services à faible latence et offre aux opérateurs davantage d'avantages dans la concurrence future.De plus, par rapport à la cellule 4T4R traditionnelle, la capacité de la cellule 8T8R est augmentée de 70 % et la couverture est augmentée de plus de 4 dB.

Enfin, du point de vue des coûts d'exploitation et de maintenance, d'une part, la technologie d'antenne 8T8R est le meilleur choix pour la couverture de liaison montante urbaine et la couverture de liaison descendante rurale, car elle présente l'avantage de l'itération et n'a pas besoin d'être remplacée dans les 10 ans. après que l'opérateur ait investi.

D'autre part, la technologie d'antenne 2,1g 8T8R peut économiser 30 à 40 % du nombre de sites par rapport à la construction du réseau 4T4R, et on estime que le TCO peut économiser plus de 30 % en 7 ans.Pour les opérateurs, la réduction du nombre de stations 5G permettra au réseau de réduire sa consommation d'énergie à l'avenir, ce qui est également conforme à l'objectif « double carbone » de la Chine.

Il convient de mentionner que les ressources aériennes de la station de base 5G actuelle sont limitées et que chaque opérateur ne dispose que d'un ou deux pôles dans chaque secteur.Les antennes prenant en charge la technologie d'antenne 8T8R peuvent être intégrées aux antennes 3G et 4G du réseau en direct, simplifiant considérablement le site et économisant le loyer du site.

3、FDD 8T8R n'est pas une théorie

Les opérateurs l'ont testé à plusieurs endroits

La technologie multi-antennes FDD 8T8R a été déployée commercialement par plus de 30 opérateurs à travers le monde.En Chine, de nombreux opérateurs locaux ont également achevé la validation commerciale du 8T8R et obtenu de bons résultats.

En juin de cette année, Xiamen Telecom et Huawei ont finalisé l'ouverture du premier site d'innovation conjoint 4/5G bimode 2.1g 8T8R au monde.Grâce au test, il a été constaté que la profondeur de couverture du 5G 2,1g 8T8R est améliorée de plus de 4 dB et que la capacité de liaison descendante est augmentée de plus de 50 % par rapport au 4T4R traditionnel.

En juillet de cette année, l'Institut de recherche China Unicom et Guangzhou Unicom se sont associés à Huawei pour achever la vérification du premier site 5G FDD 8T8R du groupe China Unicom dans le champ extérieur de l'île biologique de Guangzhou.Basée sur la bande passante FDD 2,1g 40 MHz, la mesure de champ du 8T8R améliore la couverture de 5 dB et la capacité de la cellule jusqu'à 70 % par rapport à la cellule 4T4R traditionnelle.