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5G商用下半场:毫米波产业加速落地
2021/9/26 中国投资咨询网

   距离5G正式商用已过两年有余,网络建设逐步完备之际,产业聚光灯也在悄然转向。5G应用正在取代基站部署,成为新的主角。

  今年7月出台的《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》被视为一个标志。这篇拉响加快5G发展号角的政策性文件首次提出,到2023年,5G个人用户普及率超过40%,用户数超过5.6亿,5G物联网终端用户数年均增长率超200%。

  终端与应用的普及离不开网络资源的支撑,而频谱便是网络基础设施中最为重要的一环。除了备受关注的低频700MHz外,位于高频段的毫米波也是5G产业新的聚焦点。鉴于其频率宽带容量大、时延低等优点,5G毫米波在赛事场馆、AR、VR、云游戏、工业互联网等领域中可广获应用。

  据全球移动通信协会GSMA发布的《5G毫米波经济性分析报告》显示,5G毫米波在高密度城市部署和固定无线接入场景里,与中频波段的结合将为运营商带来明显的成本优化和增益。而在高密度的室内场景里部署,也将降低每平方米的网络成本。

  “目前我国5G网络的频谱资源是有限的,向更高频段划分将成为频谱使用的主要走向。”在9月23日举行的第二届5G毫米波产业高峰论坛上,中国通信标准化协会副理事长兼秘书长闻库表示,随着5G网络建设规模推进,5G网络规模覆盖已逐步完善,5G正在逐渐走向下半场,这一阶段的主要任务将是扩大5G的需求应用,而5G毫米波大带宽、低时延等特性,将在未来助力千行百业完成行业数字化转型。

  高频段渐获青睐

  根据全球5G标准化组织的3GPP协议规定,5G使用的频段包括两类,一类范围为450MHz——6GHz,也被称为Sub6GHz频段;另一类范围为24.25GHz——52.6GHz,因其波长在1毫米——10毫米之间,故也通常被称为毫米波。

  由于位居高频段,单位毫米波所能携带的大容量数据能够满足5G大带宽的需求,同时也能为高清实时直播等提供超低时延的传输。但在很长一段时期,毫米波鲜被行业问津。对此,从事毫米波研发多年的高通中国区研发负责人徐晧表示,因为早期毫米波的覆盖有限,而且设备成本比较贵。

  不过,随着移动通信快速演进,低频段资源面临耗尽挑战,而毫米波技术因更新迭代,在攻克成本与性能两大传统技术软肋后,也再次被启用。截至目前,全球已有28家运营商在毫米波频段进行了商用部署。

  据GSMA大中华区总裁斯寒透露,从亚太区域及全球来看,26GHz现在是被部署和发放牌照最多的、最热门的毫米波频段,另外37GHz——40GHz也在美国和其他国家与地区得到了部署或牌照,是仅次于26GHz的热门频段。

  在国内,5G毫米波也同样发展迅速。据闻库指出,目前我国5G毫米波技术标准逐渐成熟。在3GPP完成34.25GHz——35.25GHz频段毫米波的标准化工作后,工信部已经确定了我国5G研发技术的实验,并在实验室和5G外场进行实验。

  与此同时,闻库表示,5G毫米波的应用场景也在不断扩大。“5G毫米波不仅能够面向toC的用户提升体育赛事的直播体验,提高上行速率,还可以面向工业制造领域的大带宽、低时延的toB场景,提高高速率传输和定位能力。”在闻库看来,这也代表5G毫米波正在走向行业应用。

  此外,闻库表示,国内厂商也在不断加快研发进度。在24.75GHz——27.5GHz频段、独立组网和非独立组网、800M带宽同时上下行工作、大上行帧结构等研发方面取得了卓有成效的进展。

  而在终端及芯片领域,了解到,高通、海思、三星、联发科等也都推出了毫米波芯片。截至目前,全球商用的毫米波终端芯片已有约70款,以手机和CPE(客户前置设备)为主。

  “中国非常适合发展毫米波。”徐晧表示,国内人口众多,而且城市人口更为密集,在这种情况下,在地铁站、体育场馆中,适合用毫米波来提供大容量的服务。

  破局5G下半场利器

  5G商用早期,Sub-6GHz凭借传播距离远,能更好地穿透物体,更容易解决大范围区域的信号覆盖问题等优势,成为运营商推动5G普及的首选。但在进入到5G下半场后,应用成为主角,这也意味着,能够支持数千兆比特的速率和超大容量的频段资源将更为重要。

  “目前5G应用落地面对的挑战中,很重要的一点就是解决高可靠、高性能的传输需求,而毫米波恰恰对此会有一个很好的提升。”中国移动研究院无线与终端技术研究所所长丁海煜表示,从中国移动推进5G行业应用的实践经验来看,高速率、低时延、可靠性是不同用户的共性需求。

  以工业相机上传视频为例,丁海煜介绍称,这种应用场景要求传输速率达到上百兆甚至千兆,而毫米波能够提供400M的带宽,速率能够做到Sub6GHz上下行速率的4——6倍,从而更好地解决相应的特殊场景对于大上行的要求。

  而在低时延方面,丁海煜表示,毫米波的时延是Sub6GHz的一半左右,尤其是端到端的时延,能够达到4毫秒,这对赛事高清直播、远程医疗手术等有些需要超低时延的场景,具有很好的提升。

  此外,中国电信首席专家、贝尔实验室院士毕奇认为,除了上述优势以外,毫米波还有一个明显的优势便是成本。“我们之所以从3G、4G到5G发展这么快,就是因为成本,能让运营商积极地拥抱下一代技术。尽管从单机成本看,3G到5G每代演进成本加了一两倍,但是它的速率加了10到20倍,这使得每比特的成本大大下降。”毕奇表示。

  毕奇指出,从过往数十年经验来看,当频带越来越宽时,每比特的成本呈指数下降,而毫米波能够较好地解决成本问题,尤其是高流量的成本。

  “毫米波对于释放5G全部潜能而言至关重要。”徐晧表示,目前工业领域是5G应用发挥重要作用的主场景,而毫米波的出现提供了一个契机。徐晧认为,结合5G毫米波的三大特性,可以把现在工厂里面的有线以太网用无线以太网代替,从而为工业制造的灵活性提供更大的支持。

  徐晧进一步指出,目前中国针对6G的研发已在进行之中,而6G的频谱范围也将进一步拓宽至太赫兹和可见光。这也意味着,毫米波作为5G跨越到6G的必经之路,将有着非常好的商用前景。

  落地仍存挑战

  虽然毫米波在5G应用的规模推广上将发挥重要作用,但也依然面临不少误区和挑战。

  徐晧指出,毫米波虽然有着大带宽、高速率、低时延的优点,但并非所有的应用场景都适合于用毫米波,就像不是所有的场景都适合于用Sub6GHz一样。“最适合用毫米波的场景就是热点覆盖。”徐晧表示,只有在企业内部、场馆外部、交通枢纽、固定无线、工业物联网这些需要大容量、多用户、高容量限制的场景中,才需要并适合使用毫米波。

  中国联通科技创新部总经理马红兵指出,成本是毫米波在落地中的一个关键挑战,而只有规模化推广,才能把成本降下来。同时,马红兵表示,毫米波的定位目前还只是一个基础层技术,后面用到的支撑网络才是整个毫米波产业落地的难点。“毫米波不能脱离后面的支撑网络而独立存在,所以在推广毫米波时必须考虑这点。”马红兵指出。

  而在闻库看来,中国5G毫米波的发展仍存在三个方面的工作要做。一是要积极推动毫米波的标准研究和技术研发工作。“我们应针对WRC制定的毫米波频谱以及国内发布的毫米波试验频谱,积极开展国际国内毫米波标准的研究和技术研发工作,同时还要加强毫米波与Sub6GHz频段的协同组网工作。”闻库表示。

  其次,闻库表示,应聚焦5G毫米波的基础元器件研发。“毫米波带宽比较高,不仅对频率器件要求高,对其他相关元器件也是大的挑战。”闻库指出,当时在推广400MHz、200MHz、100MHz频段时,不仅在微波器件上有一些压力,实际上在大带宽ADDA(数模转换)器件上也有一些压力,甚至这些压力比模拟无线电的带宽压力还要大一些。因此,要做好无线电基站和这些装备必须克服这些困难,提升与毫米波相对应的元器件发展水平。

  此外,闻库建议,要加强产学研的合作,做好冬奥会的演示示范,共同推动毫米波的成熟,为未来6G太赫兹的可能使用积累经验。“太赫兹的使用不可能直接越过5G毫米波而使用,只有做好5G才能有6G。因此,产业界应该共同努力,在工信部的推动下,共同做好毫米波的发展进程。”闻库最后表示。

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