5G毫米波拉开启幕
wing
2020-11-05
仿佛是一夜之间，国内对5G的热议开始频频和毫米波挂上了勾。近日，有消息称，5G毫米波在支持移动运营商成本高效地增加网络容量，以满足人口密集市区、固定无线接入和企业环境日益增长的数据需求的同时，能帮助运营商节省总体拥有成本。
有业内专家指出，今年，5G网络重点将由提高覆盖范围向提升服务质量推进。5G毫米波使用更高的频率，实现更快的速率，具备更大的系统容量和更强的业务能力，在需要补“忙”的地区优先部署，实现深度覆盖，能够满足5G和各行各业的数字化发展需求。我国发展5G毫米波政策支持力度大、实际应用场景多、市场空间大等多个优势，网络侧和终端侧的产品化进度也基本和国际同步，有望继续引领5G毫米波的发展。
据工信部透露，截至2021年3月，我国已开通5G基站超过81.9万个，5G网络已覆盖全国地级以上城市及重点县市。因普遍建在6GHz以下的中低频段，尽管相对6GHz以上的高频段有覆盖半径更大的优势，但理想的5G速率和容量却一直未能突破。在数月前一场关于5G毫米波的高峰论坛上，GSMA大中华区技术总经理刘鸿直言，5G毫米波和中低频互相配合、互相补充，才是实现5G完整和最优用户体验的关键。全世界越来越多的国家都在5G毫米波领域行动起来了。截至2020底，全球可查的数据，已有43个国家的132个运营商都在投资毫米波。此前，日本软银联合高通在日本推出5G毫米波服务，为日本国内用户带来最快的数千兆比特的下载速度。除了日本，韩国LG公司也与高通达成合作，在国立金融工科大学（KIT）部署韩国首个5G毫米波网络，推动教育行业的数字化变革。而英国率先将5G毫米波应用于农业，通过5G毫米波进行机器人农业和其他服务。国内更是在2017年就研究毫米波，因为这是5G中必不可少的技术。在2020年的时候，工信部就明确表示，要组织进行毫米波的测试等，为5G毫米波技术商用做好储备，并会适时地给运营商发放部分5G毫米波频段频率使用许可。
在今年的MWC 2021上海展会上，高通携手多家国内合作伙伴，共同展示了丰富的5G毫米波应用体验。例如：现场观众站在模拟雪橇的踏板上，戴上AR眼镜，就能身临其境地感受在冰雪世界驰骋的精彩。而明年即将召开的北京冬奥会也将借用高通5G毫米波技术实现多视角赛场直播，通过无人机、头戴式摄像机以及专业摄像机拍摄的多角度画面能够实时回传，届时运动员在赛场上的飒爽英姿将实现360度的全方位展示，让观众切身感受到运动军纵横赛场的紧张和刺激。
毫米波为何频频受关注？
毫米波，一般指频率在30GHz到300GHz这段范围内的无线电频谱，跟传统的无线频谱相比，频率要高得多，因此也叫做高频。毫米波的优点突出。首先，毫米波可支持超低时延。5G采用OFDM技术，把会把载波带宽划分成一个个的子载波，同时，在时间上也会分成一个个的时隙，用子载波和时隙这两个维度一起用来传数据。子载波宽度和时隙长度成反比，毫米波采用的子载波间隔比Sub6G宽得多，一般为120KHz，因此每个时隙的长度就可以很短，为0.125ms，仅为Sub6G（常用30KHz子载波间隔）的四分之一。5G是以时隙为单位调度数据的，时隙长度越短，意味着5G在物理层的时延越小。这样一来，毫米波的时延也就仅为Sub6G的四分之一。
其次，传输速率快。虽然我们现在体验到的5G厘米波网络速率已经很快，但是和毫米波比起来就是"小巫见大巫"了。毫米波的无线传输速率可以达到10Gbps以上。
最为关键的是，毫米波成本效益好。GSMA指出，上行忙时流量占比越高，毫米波的成本效益越好;而在低流量需求的场景下，如果部署地能够为该频段提供良好的传播条件，毫米波也可以发挥成本效益。GSMA还指出，如果5G固定无线接入(FWA)能够抓住适当比例的住宅宽带市场需求，且数据消耗增长不会放缓，在中心场景中未来毫米波FWA网络的成本在数据消耗低速增长的场景下，成本比3.5 GHz高6%，但在数据消耗基线增长的场景下，成本将比3.5GHz低2%;在数据消耗高速增长的场景下，成本比3.5 GHz低7%。
产业链的理想与现实
GSMA在《在毫米波频段提供5G服务的社会经济效益研究》中预测，2020-2034年，毫米波5G对全球GDP的贡献将呈指数增长态势，2034年将为全球GDP贡献5650亿美元。但如同很多产业链一样，终端的成熟度，也是决定5G毫米波真正获得发展的关键一环。不少专家认为，5G毫米波在现实应用上，还面临着不小的挑战。中信科移动副总工程师蔡月民认为，5G毫米波技术能帮忙移动运营商快速补盲吸热，但毫米波的覆盖能力存在短板，无法适用于容量和覆盖均需兼顾的场景。另外产业成熟度还相对较低，终端增长相对Sub-6G缓慢，当前全球毫米波市场尚未形成规模，尚处于产业发展的早期阶段。工信部通信科技委专职常委、频率专家咨询组组长阚润田指出，目前5G毫米波仍然面临五大挑战：
●第一，数据吞吐量仍然不稳定，理论速率实际中还无法达到，需要提升信噪比，提升性能；
●第二，毫米波传输损耗大，穿透性差，易受干扰，基站需密集部署，导致布站成本急剧上升；
●第三，毫米波不同系统(卫星、射电天文、无线电导航等)与5G系统共存干扰测试指标的确定；
●第四，5G大容量刚性的需求(杀手级应用)还没有出现；
●第五，芯片设计、元器件开发整体与欧美发达国家还有差距。