彷彿是一夜之間,國內對5G的熱議開始頻頻和毫米波掛上了勾。近日,有消息稱,5G毫米波在支持移動運營商成本高效地增加網絡容量,以滿足人口密集市區、固定無線接入和企業環境日益增長的數據需求的同時,能幫助運營商節省總體擁有成本。

有業內專家指出,今年,5G網絡重點將由提高覆蓋範圍向提升服務質量推進。5G毫米波使用更高的頻率,實現更快的速率,具備更大的系統容量和更強的業務能力,在需要補“忙”的地區優先部署,實現深度覆蓋,能夠滿足5G和各行各業的數字化發展需求。我國發展5G毫米波政策支持力度大、實際應用場景多、市場空間大等多個優勢,網絡側和終端側的產品化進度也基本和國際同步,有望繼續引領5G毫米波的發展。

毫米波是5G剛需嗎?

據工信部透露,截至2021年3月,我國已開通5G基站超過81.9萬個,5G網絡已覆蓋全國地級以上城市及重點縣市。因普遍建在6GHz以下的中低頻段,儘管相對6GHz以上的高頻段有覆蓋半徑更大的優勢,但理想的5G速率和容量卻一直未能突破。在數月前一場關於5G毫米波的高峯論壇上,GSMA大中華區技術總經理劉鴻直言,5G毫米波和中低頻互相配合、互相補充,纔是實現5G完整和最優用戶體驗的關鍵。

全世界越來越多的國家都在5G毫米波領域行動起來了。截至2020底,全球可查的數據,已有43個國家的132個運營商都在投資毫米波。此前,日本軟銀聯合高通在日本推出5G毫米波服務,爲日本國內用戶帶來最快的數千兆比特的下載速度。除了日本,韓國LG公司也與高通達成合作,在國立金融工科大學(KIT)部署韓國首個5G毫米波網絡,推動教育行業的數字化變革。而英國率先將5G毫米波應用於農業,通過5G毫米波進行機器人農業和其他服務。

國內更是在2017年就研究毫米波,因爲這是5G中必不可少的技術。在2020年的時候,工信部就明確表示,要組織進行毫米波的測試等,爲5G毫米波技術商用做好儲備,並會適時地給運營商發放部分5G毫米波頻段頻率使用許可。

在今年的MWC 2021上海展會上,高通攜手多家國內合作伙伴,共同展示了豐富的5G毫米波應用體驗。例如:現場觀衆站在模擬雪橇的踏板上,戴上AR眼鏡,就能身臨其境地感受在冰雪世界馳騁的精彩。而明年即將召開的北京冬奧會也將借用高通5G毫米波技術實現多視角賽場直播,通過無人機、頭戴式攝像機以及專業攝像機拍攝的多角度畫面能夠實時回傳,屆時運動員在賽場上的颯爽英姿將實現360度的全方位展示,讓觀衆切身感受到運動軍縱橫賽場的緊張和刺激。

毫米波爲何頻頻受關注?

毫米波,一般指頻率在30GHz到300GHz這段範圍內的無線電頻譜,跟傳統的無線頻譜相比,頻率要高得多,因此也叫做高頻。毫米波的優點突出。

首先,毫米波可支持超低時延。5G採用OFDM技術,把會把載波帶寬劃分成一個個的子載波,同時,在時間上也會分成一個個的時隙,用子載波和時隙這兩個維度一起用來傳數據。子載波寬度和時隙長度成反比,毫米波採用的子載波間隔比Sub6G寬得多,一般爲120KHz,因此每個時隙的長度就可以很短,爲0.125ms,僅爲Sub6G(常用30KHz子載波間隔)的四分之一。5G是以時隙爲單位調度數據的,時隙長度越短,意味着5G在物理層的時延越小。這樣一來,毫米波的時延也就僅爲Sub6G的四分之一。

其次,傳輸速率快。雖然我們現在體驗到的5G釐米波網絡速率已經很快,但是和毫米波比起來就是"小巫見大巫"了。毫米波的無線傳輸速率可以達到10Gbps以上。

最爲關鍵的是,毫米波成本效益好。GSMA指出,上行忙時流量佔比越高,毫米波的成本效益越好;而在低流量需求的場景下,如果部署地能夠爲該頻段提供良好的傳播條件,毫米波也可以發揮成本效益。GSMA還指出,如果5G固定無線接入(FWA)能夠抓住適當比例的住宅寬帶市場需求,且數據消耗增長不會放緩,在中心場景中未來毫米波FWA網絡的成本在數據消耗低速增長的場景下,成本比3.5 GHz高6%,但在數據消耗基線增長的場景下,成本將比3.5GHz低2%;在數據消耗高速增長的場景下,成本比3.5 GHz低7%。

產業鏈的理想與現實

GSMA在《在毫米波頻段提供5G服務的社會經濟效益研究》中預測,2020-2034年,毫米波5G對全球GDP的貢獻將呈指數增長態勢,2034年將爲全球GDP貢獻5650億美元。但如同很多產業鏈一樣,終端的成熟度,也是決定5G毫米波真正獲得發展的關鍵一環。不少專家認爲,5G毫米波在現實應用上,還面臨着不小的挑戰。

中信科移動副總工程師蔡月民認爲,5G毫米波技術能幫忙移動運營商快速補盲吸熱,但毫米波的覆蓋能力存在短板,無法適用於容量和覆蓋均需兼顧的場景。另外產業成熟度還相對較低,終端增長相對Sub-6G緩慢,當前全球毫米波市場尚未形成規模,尚處於產業發展的早期階段。

工信部通信科技委專職常委、頻率專家諮詢組組長闞潤田指出,目前5G毫米波仍然面臨五大挑戰:

●第一,數據吞吐量仍然不穩定,理論速率實際中還無法達到,需要提升信噪比,提升性能;

●第二,毫米波傳輸損耗大,穿透性差,易受干擾,基站需密集部署,導致布站成本急劇上升;

●第三,毫米波不同系統(衛星、射電天文、無線電導航等)與5G系統共存干擾測試指標的確定;

●第四,5G大容量剛性的需求(殺手級應用)還沒有出現;

●第五,芯片設計、元器件開發整體與歐美髮達國家還有差距。

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