来自 科技 2021-09-25 15:03 的文章

5G商用下半场:毫米波产业加速落地

5G正式商业化已经两年多了,随着网络建设的逐步完成,行业的聚光灯正在悄然转向。5G应用正在取代基站部署,成为新的主角。
 
今年7月发布的《5G应用启航行动计划(2021-2023年)》被视为一个符号。这份吹响5G加速发展号角的政策文件,首次提出到2023年,5G个人用户渗透率超过40%,用户数超过5.6亿,5G物联网终端用户年均增长率超过200%。
 
终端和应用的普及离不开网络资源的支持,而频谱是网络基础设施最重要的组成部分。除了备受关注的低频700MHz外,高频带的毫米波也是5G行业的新焦点。鉴于其具有大频率宽带容量、低时延等优势,5G毫米波可广泛应用于竞赛场馆、ar、VR、云游戏、工业互联网等领域。
 
根据全球移动通信协会GSMA发布的《5G毫米波经济分析报告》,5G毫米波与IF频段的结合,将为运营商在高密度城市部署和固定无线接入场景下带来明显的成本优化和收益。部署在高密度的室内场景中,也将降低每平方米的网络成本。
 
“目前我国5G网络频谱资源有限,划分更高频段将成为频谱使用的主要趋势。”在9月23日举行的第二届5G毫米波产业高峰论坛上,中国通信标准协会副会长兼秘书长闻库对《中国经营报》记者表示,随着5G网络建设规模的推进,5G网络的覆盖面逐步提升,5G正逐步走向下半场。现阶段的主要任务将是拓展5G的需求应用,5G毫米波大带宽、低时延的特性将帮助未来成千上万的商家完成行业的数字化转型。
 
高频带越来越受欢迎。
 
根据全球5G标准化组织3GPP协议,5G使用的频段包括两类,其中一类频段范围为450MHz~6GHz,也称Sub 6GHz频段;另一个范围是24.25GHz~52.6GHz,因为波长在1mm ~ 10mm之间,所以通常称为毫米波。
 
单位毫米波能够承载的大容量数据处于高频带,能够满足5G带宽的需求,同时为高清直播提供超低时延传输。然而,长期以来,毫米波很少引起业界的关注。对此,从事毫米波研发多年的中国高通研发负责人徐健表示,由于早期毫米波覆盖范围有限,设备成本相对昂贵。
 
然而,随着移动通信的快速演进,低频段资源面临枯竭的挑战,毫米波技术在克服了成本和性能两大传统技术的弱点后,由于更新和迭代,再次被赋能。截至目前,全球已有28家运营商在毫米波频段进行商用部署。
 
据GSMA大中华区总裁汉斯介绍,从亚太地区乃至全球来看,26GHz是目前部署和许可使用最多的毫米波频段,美国等国家和地区也已经部署或许可使用了37GHz~40GHz,仅次于26GHz。
 
在国内,5G毫米波也在快速发展。据悉,我国5G毫米波技术标准正在逐步走向成熟。在3GPP完成了34.25GHz~35.25GHz频段的毫米波标准化后,工信部确认了5G R&D技术在国内的实验,并在实验室和5G外场进行了实验。
 
同时,闻库表示,5G毫米波的应用场景也在不断扩大。“5G毫米波不仅可以提升to C用户的体育赛事直播体验,还可以提升工业制造中大带宽、低时延的to B场景的高速传输和定位能力。”在闻库看来,这也意味着5G毫米波正在走向工业应用。
 
此外,闻库表示,国内厂商也在加快研发进度。在24.75GHz~27.5GHz频段、独立组网与非独立组网、800M带宽上下行同步运行、大上行帧结构等方面的研发取得了成果。
 
在终端和芯片领域,记者了解到,高通、海思、三星和联发科也相继推出了毫米波芯片。截至目前,全球商用毫米波终端芯片约有70款,主要包括手机和CPE(客户前端设备)。
 
“中国非常适合发展毫米波。”徐健说,中国人口多,城市人口更密集。在这种情况下,毫米波适合在地铁站和体育馆提供大容量服务。
 
打破5G下半场武器。
 
在5G商业化初期,亚6GHz以其传播距离远、对物体穿透力更好、更容易解决大面积信号覆盖等优势,成为运营商推动5G普及的首选。但进入5G后半段,应用成为主角,也意味着能够支持多千兆速率和超大容量的频段资源将更加重要。
 
“目前5G应用面临的挑战中,解决高可靠性、高性能的传输需求非常重要,毫米波将很好地改善这一点。”中国移动研究院无线与终端技术研究所所长丁表示,从中国移动推进5G产业应用的实践经验来看,高速、低时延、高可靠性是不同用户的共同需求。
 
以某工业相机上传的视频为例,丁表示,该应用场景要求传输速率达到数百兆甚至千兆位,而毫米波可提供400M带宽,速度可达Sub 6GHz上下行的4-6倍,更好地满足相应特殊场景对大上行的需求。
 
在低时延方面,丁表示,毫米波的时延约为Sub 6GHz的一半,尤其是端到端时延,可以达到4毫秒,对于一些需要超低时延的场景,比如高清赛事直播、远程医疗手术等,是一个很好的提升。
 
此外,中国电信首席专家(4.440,-0.11,-2.42%)和贝尔实验室院士毕奇认为,除了上述优势外,毫米波还有另一个明显的优势,那就是成本。“我们之所以从3G、4G到5G发展如此之快,是因为成本,这让运营商能够积极拥抱下一代技术。虽然从单机成本来看,3G到5G的每一代演进成本都翻了一番,但其速率却提升了10到20倍,大大降低了每比特的成本。”比奇说。
 
毕奇指出,从过去几十年的经验来看,当频段越来越宽时,每比特成本呈指数级下降,而毫米波可以更好地解决成本问题,尤其是高流量的成本。
 
“毫米波对于释放5 G全部潜力至关重要”徐健表示,目前,工业领域是5G应用发挥重要作用的主要场景,毫米波的出现提供了机遇。徐健认为,通过结合5G毫米波的三大特性,可以将工厂内的有线以太网替换为无线以太网,从而为工业制造的灵活性提供更大的支持。
 
徐健进一步向记者指出,国内已经在进行6G的研发,6G的光谱范围将进一步扩大到太赫兹和可见光。也意味着毫米波作为5G跨越6G的必经之路,将会有非常好的商业前景。
 
着陆仍有挑战。
 
虽然毫米波将在5G应用的规模推广中发挥重要作用,但仍面临诸多误解和挑战。
 
徐健指出,虽然毫米波具有带宽大、速度快、延迟低的优点,但并不是所有的应用场景都适合毫米波,就像并不是所有的场景都适合Sub 6GHz一样。"毫米波最适合的场景是热点覆盖."徐健表示,毫米波只有在企业内部、场馆外部、交通枢纽、固定无线、工业物联网等需要大容量、多用户、高容量限制的场景下才需要、才适合使用。
 
中国联通(4.140,-0.03,-0.72%)科技创新部总经理马指出,成本是毫米波落地的关键挑战,只有大规模推广才能降低成本。同时,马表示,毫米波的定位目前只是一个基础层技术,后期使用的支撑网络是整个毫米波产业落地的难点。“毫米波不能脱离其背后的支撑网络独立存在,所以推广毫米波时必须考虑这一点。”马洪兵指出。
 
在闻库看来,中国5G毫米波的发展还有三个方面要做。一要积极推进毫米波标准研究和技术研发。“要积极开展WRC研制的毫米波频谱国际国内毫米波标准和国内发布的毫米波测试频谱的研究和技术研发,同时加强毫米波与Sub 6GHz频段的协同组网。”闻库说。
 
其次,闻库表示,要重点研发5G毫米波的基础元器件。“毫米波的带宽比较高,不仅需要高频器件,对其他相关元器件也提出了很大的挑战。”闻库指出,当时400MHz、200MHz、100MHz频段普及时,不仅对微波器件有一些压力,对大带宽的ADDA(数模转换)器件也有一些压力,甚至这些压力大于模拟无线电的带宽压力。因此,要做好无线电基站和这些设备,就必须克服这些困难,提高毫米波对应元器件的发展水平。
 
此外,闻库建议产学研加强合作,做好冬奥会的示范,共同推动毫米波的成熟,为6G太赫兹未来可能的使用积累经验。“太赫兹不能直接用在5G毫米波之外,只有5G才能有6G。因此,行业要共同努力,在工信部的推动下,共同做好毫米波的发展进程。”最后,闻库说。