毫米波是5G不可或缺的一部分，助力5G釋放全部潛能，全球5G毫米波產(chǎn)業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)。作為5G的最佳搭檔，毫米波未來(lái)將如何發(fā)展？通信世界全媒體與你一起聚焦5G毫米波，共瞻5G毫米波蓄勢(shì)待發(fā)。

至2020年年中，5G商用業(yè)務(wù)在韓、美等領(lǐng)先市場(chǎng)已經(jīng)啟用一年左右，媒體、監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的參與者都在回顧和評(píng)估5G的實(shí)際市場(chǎng)表現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)速度體驗(yàn)成為評(píng)估的重要指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)測(cè)速公司OpenSignal于今年6月對(duì)韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)速度進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果顯示韓國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商SKTelecom、KT、LGU+的5G下載速率分別為220.4Mbit/s、214.8Mbit/s和237.2Mbit/s，分別是它們4G網(wǎng)絡(luò)下載速率的3.5倍、4.8倍和5.2倍。今年8月韓國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)也公布了自己的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果。在該測(cè)試中，韓國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率是2019年韓國(guó)4G網(wǎng)絡(luò)平均下載速率的4倍左右。從這些結(jié)果來(lái)看，5G的網(wǎng)絡(luò)速度較4G有了大幅度提高，但距離最初宣傳的10~20倍速率提升仍有較大距離，所以也引起了一些消費(fèi)者團(tuán)體對(duì)5G建設(shè)策略的批評(píng)。

從數(shù)據(jù)看5G毫米波的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)

不過(guò)，OpenSignal和Speedtest同期在美國(guó)市場(chǎng)的測(cè)試給出了不同的信息。Speedtest在今年第二季度有關(guān)美國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試結(jié)果顯示，5G毫米波網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率達(dá)到900Mbit/s，約為4G網(wǎng)絡(luò)速度的20倍。OpenSignal于6月的測(cè)試結(jié)果也顯示，Verizon的5G毫米波網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率是其4G網(wǎng)絡(luò)速度的18.7倍?？梢?jiàn)，在毫米波頻段，5G確實(shí)成功兌現(xiàn)了最初的速率承諾，相比4G有了質(zhì)的提升。

然而，這些測(cè)試也顯示出目前5G毫米波發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)。OpenSignal的測(cè)試報(bào)告指出，Verizon的5G毫米波網(wǎng)絡(luò)雖然能夠提供超高的數(shù)據(jù)速率，但其可用性（即網(wǎng)絡(luò)覆蓋率）僅有0.4%，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用600MHz低頻段部署5G網(wǎng)絡(luò)的T-MobileUSA(22.5%)，也遠(yuǎn)低于采用中頻段3.5GHz部署5G網(wǎng)絡(luò)的韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商(12.5%~15.4%)。

毫米波頻段確實(shí)能為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)超大的頻譜帶寬，從而實(shí)現(xiàn)超高的數(shù)據(jù)速率，但這也導(dǎo)致無(wú)線電波傳輸損耗顯著增大，從而使單基站的覆蓋面積明顯小于工作于中低頻段的5G基站。一方面其會(huì)制約網(wǎng)絡(luò)覆蓋，影響用戶體驗(yàn)，另一方面也意味著如要實(shí)現(xiàn)大范圍連續(xù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)投資將顯著上升，運(yùn)營(yíng)商的投資能力和成本結(jié)構(gòu)將會(huì)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

毫米波頻段的挑戰(zhàn)不僅在于網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于終端生態(tài)也同樣如此。在5G之前，蜂窩移動(dòng)通信終端設(shè)備從未工作于如此高的頻段，終端和元器件產(chǎn)業(yè)鏈缺乏對(duì)毫米波產(chǎn)品的開發(fā)測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，毫米波芯片和元器件的成本、體積、功耗等指標(biāo)都還遠(yuǎn)不如中低頻段的對(duì)應(yīng)產(chǎn)品。根據(jù)StrategyAnalytics近日發(fā)布的研究報(bào)告，至今年7月，全球市場(chǎng)上已經(jīng)正式出貨的185個(gè)型號(hào)5G智能手機(jī)中，只有23款支持毫米波頻段，且均使用高通公司的基帶芯片和射頻組件。高通是目前唯一能夠提供商用毫米波芯片組和射頻子系統(tǒng)的芯片廠商。雖然明年華為、三星和聯(lián)發(fā)科可能都會(huì)推出毫米波芯片組和射頻子系統(tǒng)，但5G毫米波的終端芯片生態(tài)發(fā)展仍落后于中低頻段產(chǎn)品。

場(chǎng)景化部署可助力5G毫米波揚(yáng)長(zhǎng)避短

可見(jiàn)，毫米波頻段的優(yōu)勢(shì)和短板同樣突出。為有效利用這一頻段，實(shí)現(xiàn)商業(yè)成功，需要揚(yáng)長(zhǎng)避短，針對(duì)性地選擇最適合的部署場(chǎng)景。目前業(yè)界較為公認(rèn)的適用于5G毫米波系統(tǒng)的部署場(chǎng)景包括如下幾類。

固定無(wú)線接入

在產(chǎn)業(yè)界的傳統(tǒng)觀念中，固定無(wú)線接入一般僅應(yīng)用于有線寬帶接入基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)法抵達(dá)的區(qū)域。由于無(wú)線接入技術(shù)的帶寬速率一般都低于有線寬帶技術(shù)，而無(wú)線電頻譜的稀缺性又使無(wú)線接入系統(tǒng)相對(duì)有線寬帶不具有成本優(yōu)勢(shì)，這些都制約了固定無(wú)線接入系統(tǒng)在家庭和企業(yè)寬帶市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。但是，5G毫米波的應(yīng)用可能會(huì)改變這一傳統(tǒng)觀念。

從上述網(wǎng)絡(luò)測(cè)試中可以看出，5G毫米波系統(tǒng)的平均數(shù)據(jù)速率已經(jīng)與光纖寬帶基本相當(dāng)。而且這一數(shù)據(jù)還是在帶寬400MHz條件下測(cè)得的，如果5G系統(tǒng)帶寬進(jìn)一步增加到800MHz，數(shù)據(jù)速率還將進(jìn)一步提升，從而使無(wú)線接入系統(tǒng)能夠提供與光纖寬帶媲美的速率體驗(yàn)。而另一方面，近年來(lái)各國(guó)5G頻譜拍賣的情況顯示，毫米波頻譜的平均價(jià)格要遠(yuǎn)低于中低頻段頻譜(如圖1所示)。

可見(jiàn)，毫米波頻段充沛的頻譜資源不但有效提升了用戶體驗(yàn)，也改善了無(wú)線接入系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使固定無(wú)線接入系統(tǒng)在性能和價(jià)格方面更具競(jìng)爭(zhēng)力。加之無(wú)線系統(tǒng)天然具有的對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施依賴小、可快速靈活部署特點(diǎn)，基于5G毫米波的固定無(wú)線接入系統(tǒng)有望提升寬帶接入服務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)水平，推動(dòng)寬帶服務(wù)市場(chǎng)的良性發(fā)展。尤其考慮到后疫情時(shí)代，遠(yuǎn)程辦公、居家學(xué)習(xí)等需求上升，基于5G毫米波的固定無(wú)線接入系統(tǒng)更可能迎來(lái)嶄新的發(fā)展機(jī)遇。

高業(yè)務(wù)密度的室內(nèi)外開闊空間

在大型體育比賽、文藝演出、商業(yè)展會(huì)以及人流密集的機(jī)場(chǎng)、車站等交通樞紐或商業(yè)中心區(qū)，人流密集且數(shù)據(jù)流量突發(fā)特征明顯，往往會(huì)在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生極高的數(shù)據(jù)流量，對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量構(gòu)成極大壓力。例如2020年2月，美國(guó)Verizon報(bào)告稱，在邁阿密舉行的第54屆美式橄欖球超級(jí)碗比賽期間，球迷在體育場(chǎng)內(nèi)和體育場(chǎng)周圍的網(wǎng)絡(luò)上共使用了21.5TB數(shù)據(jù)流量，這比2017年第51屆超級(jí)碗期間的流量幾乎翻了一番。而2018年韓國(guó)平昌冬奧會(huì)期間，體育場(chǎng)館內(nèi)就已試用了多視角重放、VR直播等新型應(yīng)用。隨著這些應(yīng)用的逐漸推廣普及，體育賽事中的數(shù)據(jù)流量有望被進(jìn)一步推高。

在這種情況下，一方面，5G毫米波的大帶寬、大容量?jī)?yōu)勢(shì)就得以顯現(xiàn)。通過(guò)在體育場(chǎng)、交通樞紐、密集市中心、購(gòu)物區(qū)等人流密集區(qū)域部署5G毫米波系統(tǒng)，可以幫助運(yùn)營(yíng)商應(yīng)對(duì)流量激增，提升用戶體驗(yàn)。另一方面，這些部署場(chǎng)景往往面積有限，且相對(duì)開闊，沒(méi)有復(fù)雜的障礙物，有利于規(guī)避毫米波系統(tǒng)覆蓋面積小、繞射能力差的弱點(diǎn)，使運(yùn)營(yíng)商在提升網(wǎng)絡(luò)容量的同時(shí)，又能將部署和運(yùn)營(yíng)成本控制在合理水平。

企業(yè)和園區(qū)應(yīng)用

今年3月，富士通宣布其獲得了日本第一張5G專網(wǎng)牌照，并將在川崎縣的富士通辦公區(qū)和櫪木縣的富士通工廠中部署5G專網(wǎng)，服務(wù)于智能制造等企業(yè)應(yīng)用。該5G專網(wǎng)將工作于28.0GHz~28.3GHz的毫米波頻段。去年7月，英國(guó)OFCOM也宣布將為5G專網(wǎng)應(yīng)用分配局域共享頻譜，包括將24.25GHz~26.5GHz的毫米波頻段開放，用于室內(nèi)環(huán)境下的共享接入，支持企業(yè)用戶采用該頻段，部署自己的專用5G網(wǎng)絡(luò)。

面向企業(yè)專用的5G網(wǎng)絡(luò)往往需要支持遠(yuǎn)程控制、無(wú)人運(yùn)輸、自動(dòng)缺陷檢測(cè)等新型應(yīng)用，這些應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能提出了新的要求。比如智慧工廠的無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)需要網(wǎng)絡(luò)支持超高可靠和超低時(shí)延，而遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)則需要將監(jiān)控視頻實(shí)時(shí)上傳，對(duì)網(wǎng)絡(luò)上行帶寬的需要達(dá)1Gbit/s以上。同時(shí)，工業(yè)園區(qū)或廠房車間也都是相對(duì)開闊的有限區(qū)域，適合毫米波系統(tǒng)揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮大帶寬、高速率的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)把部署和運(yùn)行成本控制在合理范圍。

5G毫米波的部署和商業(yè)化將為6G研發(fā)奠定基礎(chǔ)

目前，3GPP已決定在Release17中將5GNR的工作頻率拓展至52.6GHz~71GHz，在未來(lái)版本中，5GNR的工作頻率還有可能得到進(jìn)一步的擴(kuò)展。而在關(guān)于6G的早期討論中，THz通信已成為一個(gè)重要課題?？梢灶A(yù)見(jiàn)，移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)仍將不斷探索和開拓更高頻段的頻譜資源。

截至目前，全球主流蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署仍集中于6GHz以下頻段，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)界對(duì)在毫米波頻段部署5G網(wǎng)絡(luò)將面對(duì)的技術(shù)和商業(yè)挑戰(zhàn)，尚未有完全清晰的理解和認(rèn)識(shí)。在這種情況下，又如何能討論確定更高頻段上的市場(chǎng)需求和技術(shù)路線呢？

所以，5G毫米波系統(tǒng)的規(guī)模部署和商業(yè)經(jīng)營(yíng)將是5G后續(xù)演進(jìn)和6G技術(shù)研發(fā)的重要基礎(chǔ)。只有通過(guò)5G毫米波系統(tǒng)的規(guī)模部署和商業(yè)經(jīng)營(yíng)，全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)才能獲得高頻段網(wǎng)絡(luò)部署經(jīng)營(yíng)的第一手經(jīng)驗(yàn)，才有可能提煉出進(jìn)一步的市場(chǎng)和技術(shù)需求，才有可能指引5G后續(xù)演進(jìn)和6G技術(shù)的研發(fā)。

綜上所述，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)牟渴饒?chǎng)景，有望充分發(fā)揮毫米波頻段的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)控制部署和運(yùn)行成本。5G毫米波不但能擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，提升高業(yè)務(wù)量區(qū)域的用戶體驗(yàn)，使用戶真正感受到5G的高速率，而且還能幫助運(yùn)營(yíng)商擴(kuò)展業(yè)務(wù)領(lǐng)域，開拓固定無(wú)線接入、企業(yè)專網(wǎng)等新興市場(chǎng)。5G毫米波系統(tǒng)的規(guī)模部署和商業(yè)經(jīng)營(yíng)還能為5G后續(xù)演進(jìn)和6G技術(shù)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。可以說(shuō)，毫米波有望從用戶體驗(yàn)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和長(zhǎng)期演進(jìn)等多個(gè)維度幫助5G“快”起來(lái)，從而開啟5G發(fā)展的新階段。

（本文來(lái)源：《通信世界》2020年第26期，總第854期）

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作者：StrategyAnalytics 楊光

責(zé)編/版式：王禹蓉

校對(duì)/審核：范范

監(jiān)制：劉啟誠(chéng)

原文標(biāo)題：5G毫米波專題 | 他山之石：毫米波將開啟5G發(fā)展新階段

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