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专用5G网络受青睐 各国竞相发展

2020-08-13 11:39:24 来源 : 通信世界网

在5G标准冻结后,全球产业链开始布局5G建设,各国运营商开始竞相发展5G,不过具体发展进度和发展思路各有不同。

各国竞相发展5G

美国正在积极建设公众5G网络,例如T-Mobile采用600MHz频谱,在2019年12月推出了美国第一个全国性5G网络,在网络覆盖方面,目前已在49个州和波多黎各投入运营,不久将在更多城市上线。AT&T公司7月23日宣布,其5G网络现已在全国范围内运行,该网络于2017年开始在美国主要城市进行测试,并开始推出商用。这是继T-Mobile公司之后,又一个在全国部署5G网络的公司。

现在AT&T公司增加了40个支持5G的新市场,遍及美国395个市场、超过2.05亿客户。AT&T正在使用低于6GHz(AT&T称之为5G)和毫米波(AT&T称之为“5G+”)技术部署5G,后者仅在美国部分市场提供。Verizon在2020年6月22日宣布,最近在德克萨斯州和明尼苏达州完成了动态频谱共享(DSS)试验。在实时网络环境中进行的试验表明,LTE和5G NR服务同时在低频段运行,数据会话有效完成,有望在2020年在全国范围内推出5G。据2020年7月28日媒体报道,德国电信在5G部署方面称,已提前实现了2020年覆盖德国一半人口的目标,现在计划在年底前实现5G覆盖德国2/3的人口。

日本也在大力发展5G。据日本矢野研究所2020年6月23日公布的资料,到2020财年,NTT docomo、KDDI、软银和乐天的5G服务合同累计数量将为1185万,国内5G智能手机的出货量(基于制造商的出货量)将为1333万。

但是,作为日本第一大移动公司,NTT docomo在业绩公告中宣布,截至2020年8月1日,其5G合同的数量仅为24万,可见日本5G用户发展不尽如人意。总务省分配给各移动公司的5G频段为3.7GHz频段、4.5GHz频段和28GHz频段,信号传输距离不远,基站数量要求很大,面对这种严峻形势,日本政府十分着急。

为解决这个难题,总务省于2020年6月宣布了一项新目标,即到2020财年底,将移动运营商建立的5G基站数量增加到21万个以上,是最初计划的3倍。实现这个目标的方法就是全面采用“DSS”技术,如果将现有4G中使用的频段转换为5G共享,使移动公司很容易获得5G基站,可以立即扩展5G区域。日本政府为了扭转5G落后局面,把DSS技术当作救命稻草,想用DDS快速提高5G全国覆盖率,以便扭转落后局面。这种做法效果如何,还得经过实践检验。在5G网络部署方面,日本也意识到自己落后了。

专用5G网络受青睐

除在建公众5G网络外,又出现了本地5G、私有5G,这两种网络可以称为专用5G网络。因为5G所用频率很高,传输距离受限,同时信号又容易被障碍物阻挡,因此大面积覆盖难度较大,而工厂、企业,学校、机关、城区又是非常需要5G的地方,在这种范围不大的地区,5G信号覆盖相对容易些,因此专用5G网络应运而生。

美国研究公司Harbor Research预测,到2028年,本地5G将使IoT(物联网)市场规模达到3560亿美元。本地5G与私有5G从技术上来看并没有太大区别,本地5G所用频率由承担方负责申请,5G设施由承担方采购,网络建设、运营、使用和维护,也由承担方负责。而私有5G,网络设备采购、建设、运营和维护都由移动公司负责,并以租赁方式交工厂等单位使用。由于私有5G是工厂专用的网络,是服务可视的定制化专属网络,数据不会通过公共5G网络传递,因此不存在诸如通信拥塞之类的外部因素,并且很容易确保安全性。还有,移动行业企业可以通过网络切片技术为工厂提供定制的核心网络。

现在业界已经形成这样的共识,即“4G改变生活,5G改变社会”“5G的80%将用在工业互联网领域”。显而易见,5G的应用场景应该主要是工业。虽然从5G商用以来,5G应用仍以试验居多,主要面向个人用户,但是最近欧洲情况发生了变化。

美国汽车巨头福特汽车2020年6月25日宣布,与沃达丰签订合同,在英国的埃塞克斯电动汽车电池工厂引入私有5G网络。根据两家公司的联合声明,该项目是英国政府支持的6500万英镑5G投资计划的一部分。福特工厂的私有5G网络将取代现有的Wi-Fi网络,以加速电动汽车零件的生产。

近几年来,德国工厂中使用无线网络是由Wi-Fi网络开始的,因为它传输数据量大,而且不用通信费,因此得到广泛应用,但它的信号不稳,同时安全性也差,因此在关键部位使用,让人担心。后来德国工厂引入专用LTE解决了人们的担忧,但随着智能制造业的发展,LTE与5G相比难以满足工厂对带宽、时延、速率的要求,这时专用5G就派上用场了。

德国制造业无线网络应用可以说是从私有LTE到本地5G不断发展的过程。工厂自动化正在进行中,需要拥有实时无线控制的机械臂和自行式机器人,目的是提高生产率并确保质量。为了实现这些目标,正在逐步引入专用LTE,但是根据工厂的规模和生产过程的复杂性,从已有的经验看,LTE还不足以支持它,因此专用5G就是必选项。此外,从制造过程中获得的各种数据会通过私有5G网部署在边缘终端或云上,实时收集并由AI(人工智能)进行处理,因此自动化很容易。在本地5G方面,德国一些工厂、企业等单位,已获得5G频段使用授权,这对提升德国智能制造业的能力将起到重要作用。

日本同样是制造业强国,为了促进工业向智能制造发展,日本对专用5G的发展,也极其重视,日本总务省制定出频率规划,对专用5G划出专用频段。日本信息通信委员会“本地5G研究工作组”,也在研究“根据本地需求使用5G构建相对较小范围的通信系统”的“本地5G”。日本总务省制定了5G频率规划,并规定了本地5G的使用频率,见图。

图 日本5G频率划分

日本的企业和移动公司也开始重视专用5G,例如,近日,丰田生产工程公司选择诺基亚在其制造设计中心安装了工业级专用5G网络。2020年5月20日,软银公司宣布将从2022年开始提供“私有5G”服务,利用分配给软银的5G频段,并在限定的区域(如本地)对需要使用5G网络的企业提供5G网络服务,同时负责网络的建设和运营。

为什么软银着手在全国范围内建设公众5G网络的同时,又要提供私有5G之类的网络服务呢?这是因为分配给软银公司的5G频率非常高,并且因受到了日本国内卫星通信的干扰,设置基站难度很大,并且很难扩展覆盖区域。软银使用分配的5G频段在5年内5G部署率仅为64%,远低于NTT docomo或KDDI。因此软银就表现出对私有5G非常大的兴趣。如果将5G频段用于不受卫星通信影响的特定场所的建筑物中,则可以轻松解决上面说的许多问题。

因此,通过为企业提供限定位置的5G网络,可以有效地将5G频段用于商业服务,并争取优质客户。由于软银的5G网络将在2021年下半年运营,因此私有5G的提供时间大约在2022年左右。由于软银的私有5G可以在全国范围内使用,这可以通过与公众5G链接,在私有5G内部和外部进行数据连接和计费,实现服务的多样性。当然,提供私有5G也面临挑战,软银是否会为私有5G分配专用频率尚未可知,如果分配了专用频率,则公众5G可以使用的频率数将相应减少,因此,人们担心这是否会影响5G容量,如果使用相同的频率,则可能会受到相邻5G基站的干扰。

DSS技术惹争议

DSS技术作为5G网络的补充和辅助,不失为一个不错的选择,它存在不少优势,但拿它做为5G网络的支撑技术,在全球引起不少争论,支持的有,质疑的也不少。

对于DSS技术,美国和日本各大移动运营商态度截然不同。有的运营商基于5G频率缺乏问题,对部署DSS态度非常积极,已列入工程计划,这方面以日本的软银公司与美国的Verizon、AT&T公司为代表。有些公司态度比较谨慎,虽然己准备工程安排,但还是有些担心,例如KDDI公司。

此外,以NTT docomo和美国的T-Mobile为代表,因为其5G频率资源没有问题,因此对DSS技术没有计划安排。NTT docomo认为有DSS技术支持的5G,在提供的带宽和速率方面达不到真正的5G指标,所以它不是真5G,而是伪5G。

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