Notizie PCB - Il mondo si sta muovendo verso il 5G, ma i telefoni cellulari 5G che possono roamare in tutto il mondo non appariranno

Stiamo assistendo al passaggio globale verso il 5G. Paesi, operatori mobili e produttori di telefoni cellulari PCB stanno tutti cercando di fornire una nuova generazione di connettività cellulare, o almeno prendere il comando. Tuttavia, il passaggio globale verso il 5G non significa che ci saranno telefoni cellulari 5G in grado di roaming globale. A differenza del caso dell'LTE, potrebbe non essere fattibile produrre telefoni cellulari 5G che supportano il roaming su reti 5G globali, o potrebbe non essere economico. Al contrario, il 5G può spingere il mercato della telefonia mobile nella direzione opposta, più regionale.

Le bande di frequenza 5G non sono globaliPrimo, le nuove bande FR1 "globali" (n77, n78 e n79) in realtà non sono affatto globali; in molti casi, i paesi assegnano diversi sottoinsiemi di queste bande (cfr. figura 1 e figura 2). In secondo luogo, l'assegnazione della banda di frequenza dell'onda millimetrica FR2 è simile, il che moltiplica il problema. In terzo luogo, molti operatori implementeranno inizialmente 5G non standalone (NSA), che introdurrà problemi di interazione complessi e difficili da controllare tra 5G e bande di frequenza LTE regionali

Alcune persone potrebbero ricordare l'alba dell'era LTE, quando le bande di frequenza 1 e 7 erano considerate come bande di frequenza globali. Purtroppo, queste due bande di frequenza sono utilizzate solo in alcune aree. Anche altre bande di frequenza considerate come bande di frequenza globali (come la banda di frequenza 41) hanno prodotto differenze regionali di distribuzione al momento dell'impiego. Fino ad ora, è stata presa in considerazione un'allocazione più uniforme della banda di frequenza 41, allo scopo di implementare 5G NR nella banda di frequenza riassegnata n41.

Per lo stesso motivo, anche le nuove bande "globali" n77, n78 e n79 hanno lo stesso problema di frammentazione. Il modo in cui i paesi e le regioni assegnano lo spettro agli operatori mobili o lo spettro all'asta è praticamente cambiato.

Problemi telefoniciLe differenze regionali di distribuzione risultanti hanno avuto un impatto significativo sui produttori di telefoni cellulari e devono capire come sostenere esigenze contrastanti. Gli operatori di solito vogliono che i telefoni cellulari siano ottimizzati per le bande di frequenza che utilizzano. Tuttavia, i produttori di telefonia mobile vogliono vendere a livello globale, o almeno in una vasta area, per supportare le diverse bande di frequenza e combinazioni di aggregazione dei vettori (CA) utilizzate da tutti i loro mercati target.

Inoltre, i principali produttori hanno scelto di partecipare alla certificazione di interoperabilità del Global Certification Forum (GCF), che offre il vantaggio del roaming utilizzando telefoni cellulari LTE. La prassi comune del GCF consiste nel verificare l'interoperabilità nell'intera gamma di frequenze della banda di frequenza designata. Ciò pone la domanda: cosa succede quando un operatore o un gruppo di operatori distribuisce solo un sottoinsieme delle bande di frequenza assegnate?

Consideriamo il caso del n77, che copre da 3,3 a 4,2 GHz. In teoria, una singola soluzione n77 supporterà l'uso di telefoni cellulari che utilizzano questa banda di frequenza in tutte le regioni del mondo. In realtà, gli operatori hanno bisogno di soluzioni ottimizzate per un sottoinsieme dello spettro allocato nelle rispettive regioni, in alcuni casi fino a 100MHz. Se n77 non può essere utilizzato come soluzione globale, che dire del n78 da 3,3 a 3,8 GHz? Per favore, pensaci due volte. Finora, solo pochi operatori prevedono di implementare la parte da 3,3 a 3,4 GHz di n77 o n78. I produttori di telefoni cellulari devono raggiungere l'interoperabilità in una gamma di frequenze che non è stata nemmeno implementata? Naturalmente, l'operatore non ha bisogno di farlo.

Implementare soluzioni più regionali può fornire vantaggi prestazionali, principalmente perché i produttori di telefoni cellulari possono personalizzare il filtraggio e ottimizzare gli amplificatori di potenza e basso rumore sintonizzati per un sottoinsieme di bande di frequenza. Ad esempio, al lancio iniziale, la maggior parte se non tutti i moduli front-end n77 utilizzeranno filtri non acustici, che forniscono buone prestazioni per l'ampio spettro 900 MHz (molto più ampio di qualsiasi banda LTE corrente). Quando si utilizza un sottoinsieme di n78, come 400MHz, i filtri ad onde acustiche bulk (BAW) con gonne filtranti ripide forniscono prestazioni migliori, migliorando così il rifiuto di frequenza fuori banda e riducendo la perdita di inserzione al bordo della banda. Questo è un esempio di sistema di compromesso per un produttore di telefoni cellulari. Concentrarsi sulle soluzioni regionali migliorerà le prestazioni della rete degli operatori mobili, ma perderà capacità di roaming globali.

Anche la banda di frequenza n79 (da 4,4 a 5GHz) ha lo stesso dilemma. Le soluzioni che supportano l'intera banda di frequenza funzioneranno in questi due paesi, ma non saranno ottimizzate per un sottoinsieme più ristretto. Se sei un operatore in questi due paesi, sceglieresti la soluzione globale n79 o forniresti una soluzione più performante per gli utenti del tuo paese?

L'assegnazione regionale dello spettro FR2 rende più difficile il problema della frammentazione e vi sono differenze tra le regioni e tra gli operatori di ciascuna regione (cfr. figura 3). Considerando l'antenna, l'implementazione RF di telefoni cellulari ad onde millimetriche può essere più dipendente dalla frequenza rispetto a 6 GHz. Se il telefono cellulare deve supportare più intervalli di frequenza d'onda millimetrica ampiamente distanziati, potrebbe richiedere più array di antenne, o almeno più complesse, con perdite di antenne. La sfida più grande è che il front end dell'onda millimetrica può essere implementato in più configurazioni del telefono cellulare, ogni configurazione occuperà spazio prezioso e il telefono cellulare stesso deve affrontare limitazioni di dimensione. Considerando che le dimensioni dei telefoni cellulari si stanno avvicinando al limite della portabilità, questo è un problema. L'uso delle bande di frequenza 5G ad onda millimetrica varierà anche da paese a paese. NSA, SA e LTE L'approccio iniziale al 5G è diverso in ogni regione. In molte regioni del mondo, gli operatori prevedono di accelerare l'implementazione del 5G adottando NSA 5G. L'NSA utilizza la banda di ancoraggio LTE per il controllo e utilizza una banda 5G più ampia per fornire velocità di dati più veloci. Utilizzando questo metodo, gli operatori hanno solo bisogno di utilizzare la loro rete LTE esistente per implementare rapidamente il 5G, senza la necessità di costruire una nuova rete centrale 5G. Tuttavia, alcuni operatori cinesi prevedono di passare rapidamente da NSA a 5G standalone (SA) o, in alcune aree, direttamente da LTE a SA 5G. SA non richiede un punto di ancoraggio LTE e richiede la costruzione di una rete 5G completa, ma semplifica l'implementazione di combinazioni CA multi-banda, in particolare sull'uplink (UL).