走出“脆弱”時(shí)代，毫米波迎來商用新機(jī)遇

5G標(biāo)準(zhǔn)討論之初，就有一個(gè)宏大的愿景，希望5G變革全球經(jīng)濟(jì)。HIS報(bào)告預(yù)測，到2035年，5G將為全球創(chuàng)造13.2萬億美元的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和2230萬個(gè)工作崗位，為汽車、制造、健康醫(yī)療、教育、娛樂等眾多行業(yè)帶來積極變革。

在這一宏大的愿景之下，5G部署的速度和規(guī)模都遠(yuǎn)超過4G。4G元年，全球只有4家運(yùn)營商部署網(wǎng)絡(luò)，3家終端廠商發(fā)布產(chǎn)品；而5G元年全球有超30家運(yùn)營商部署網(wǎng)絡(luò)，超40家終端廠商發(fā)布產(chǎn)品。另據(jù)GSA《全球5G網(wǎng)絡(luò)及終端發(fā)展?fàn)顟B(tài)報(bào)告》顯示，截止2020年6月，全球已有超過35個(gè)國家和超過80家移動(dòng)運(yùn)營商部署商用5G網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)到2020年年底，5G手機(jī)出貨量將達(dá)到2億部。

不過，5G行業(yè)發(fā)展還面臨許多難題，5G潛力還未全部釋放。中國移動(dòng)終端公司技術(shù)部副總經(jīng)理崔芳曾表示，5G行業(yè)發(fā)展的瓶頸主要集中在三個(gè)方面，終端不成熟、規(guī)模小和成本高。另外，未被完全開發(fā)的5G頻段，也是制約5G發(fā)展的因素之一。

充分釋放5G潛能，毫米波至關(guān)重要

5G部署的頻段分為Sub-6GHz和毫米波，前者的優(yōu)勢在于網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍、容量和性能之間的平衡，后者則能提供數(shù)千兆級數(shù)據(jù)速率、更大容量和更低時(shí)延，對充分釋放 5G性能、容量、吞吐量的全部潛能至關(guān)重要。

不過，經(jīng)歷2G、3G、4G的發(fā)展，加上其他因素，6GHz以下的頻譜已經(jīng)非常稀缺。在4G時(shí)代，各個(gè)運(yùn)營商分配到的頻譜資源不連續(xù)且不到100MHz，而高頻段的毫米波的帶寬比當(dāng)前3G、4G使用的帶寬多25倍，可以為運(yùn)營商提供800MHz帶寬部署網(wǎng)絡(luò)，成為釋放5G潛能的關(guān)鍵所在。全球不同地區(qū)將會部署24GHz、28GHz、39GHz、47GHz頻段的毫米波5G網(wǎng)絡(luò)。

Ookla最新數(shù)據(jù)分析顯示，在6HGz頻段以下的現(xiàn)網(wǎng)測試中，搭載驍龍調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng)的終端的平均5G下載速率比4G LTE速率快5倍。而5G毫米波與6GHz以下頻段相比，實(shí)測下載速度快4倍，平均速率高達(dá)900Mbps，峰值速率超過2Gbps。這就意味著，無論是支持4K、8K的多媒體內(nèi)容直播，還是推動(dòng)運(yùn)營商提供無線流量套餐，都將在具有高容量、高速率的5G毫米波下發(fā)力。

此外，5G毫米波還具有低時(shí)延的特性，這將支持云游戲、云計(jì)算等需要多感官協(xié)調(diào)的交互類服務(wù)，也將滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的極高需求。

在昨日的GSMA毫米波技術(shù)深入解讀研討會上，中國聯(lián)通研究員無線技術(shù)研究副主任李福昌表示，毫米波應(yīng)用場景眾多，主要包括體育館、廣場等場景的熱點(diǎn)覆蓋、園區(qū)智慧專網(wǎng)和固定無線寬帶接入。愛立信高級標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)理王衛(wèi)在談及毫米波的部署場景時(shí)，也表示毫米波可應(yīng)用到熱點(diǎn)區(qū)域覆蓋、固定無線接入和大視頻傳輸場景。

高通公司工程技術(shù)高級總監(jiān)駱濤在此次研討會上說：“目前毫米波主要面向室外部署，能夠顯著提升當(dāng)下的移動(dòng)體驗(yàn)。毫米波部署的初期側(cè)重于智能手機(jī)，部署主要由運(yùn)營商驅(qū)動(dòng)，且初期部署側(cè)重于城市人口密集區(qū)域，例如部署在芝加哥、紐約、圣迭亞哥或者舊金山等地區(qū)。面向室內(nèi)部署，毫米波能夠與Wi-Fi提供的現(xiàn)有無線服務(wù)互補(bǔ)，同時(shí)擴(kuò)展至全新的終端類型，帶來卓越速度和無限容量的同時(shí)支持增強(qiáng)體驗(yàn)。所有這些為移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)造價(jià)值，包括運(yùn)營商、服務(wù)提供商、場館所有者、設(shè)備廠商和終端廠商。”

但要利用毫米波技術(shù)充分釋放5G潛能還需一些突破性的技術(shù)。

突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸，高通持續(xù)發(fā)力

由于毫米波的衍射和繞射能力差，在復(fù)雜環(huán)境下傳播覆蓋范圍小，自由空間傳播損耗大，易受雨衰、樹衰和霧霾天氣等影響，毫米波的商用部署還面臨眾多挑戰(zhàn)。

不過，學(xué)術(shù)界和業(yè)界都在積極探索解決毫米波技術(shù)挑戰(zhàn)的方案，高通就給出了經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的解決方案。

針對毫米波覆蓋范圍有限且成本昂貴的問題，高通借助共址實(shí)現(xiàn)顯著覆蓋。駱濤說：“在5G時(shí)代，通過先進(jìn)的波束成形技術(shù)，我們能夠?qū)崿F(xiàn)超過150米的毫米波傳輸。這項(xiàng)技術(shù)不僅通過仿真實(shí)驗(yàn)得到了驗(yàn)證，而且在外場測試中也得到了驗(yàn)證，意味著毫米波能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有熱點(diǎn)和小基站的共址。同樣，如果有相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，也可以實(shí)現(xiàn)與Wi-Fi共址。”

同時(shí)，駱濤指出，只能實(shí)現(xiàn)視距傳輸和固定傳輸是對毫米波的誤解，5G NR能為其提供解決方案。在5G的設(shè)計(jì)中，高通有物理層信號能夠支持快速調(diào)整和切換附近的波束，從而高效利用多路徑和反射?！叭绻粋€(gè)傳輸路徑被手部或身體其它部位遮擋，通過激活手機(jī)上的另一個(gè)模塊就可以快速找到一條新的傳輸路徑。我們還將這種轉(zhuǎn)換從基站內(nèi)擴(kuò)展到不同基站之間，這意味著毫米波傳輸在不同基站之間的切換也能夠快速實(shí)現(xiàn)?！边@一解決方案能夠支持信道的快速切換。

另外，由于毫米波的帶寬更大，從本質(zhì)而言其能耗更高，這為外形尺寸較小的終端帶來嚴(yán)峻的散熱挑戰(zhàn)。為此，高通經(jīng)推出了集成天線、射頻前段和收發(fā)器的毫米波模組。駱濤表示，一部手機(jī)可以采用多個(gè)這樣的毫米波模組，不僅滿足智能手機(jī)緊湊纖薄的設(shè)計(jì)需求，同時(shí)滿足功耗需求并提供最大化的性能。

雷鋒網(wǎng)了解到，今年2月，高通在美國圣迭戈市進(jìn)行了先進(jìn)的5G毫米波OTA外場測試的場景，驗(yàn)證了毫米波調(diào)制解調(diào)器在人流量大且有人群阻擋的情況下和毫米波終端在不斷移動(dòng)的極具挑戰(zhàn)的環(huán)境下仍然能保持高速網(wǎng)絡(luò)連接。

同時(shí)，高通也在推進(jìn)對Rel-16及未來版本新功能的系統(tǒng)仿真。

業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的移動(dòng)毫米波，開啟5G新篇章

今年6月，Rel-16剛剛完成凍結(jié)。通過Rel-16將5G擴(kuò)展至垂直行業(yè)。其中很關(guān)鍵的是，Rel-16引入了許多支持毫米波的5G NR增強(qiáng)特性，包括集成接入及回傳（IAB）、增強(qiáng)型波束管理、節(jié)電特性、雙連接優(yōu)化及定位等。集成接入及回傳（IAB）技術(shù)支持小基站靈活部署，在接入和回傳中重用頻譜和設(shè)備，能夠節(jié)省開支。

雷鋒網(wǎng)了解到，最開始部署5G時(shí)，用戶數(shù)量少，為了滿足毫米波對小基站的需求，可以將光纖接入到基站站點(diǎn)，但當(dāng)用戶增加之后，將所有光纖都鋪設(shè)到基站實(shí)現(xiàn)難度大且成本過高，二用IAB連接光纖，用無線作為回傳，則能節(jié)省成本。

此外， IAB的動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以靈活進(jìn)行接入和回傳資源的重新分配，并在不同的gNodeB上支持不同的接入回傳分割，滿足動(dòng)態(tài)需求。

高通也通過部署IAB擴(kuò)展了毫米波的覆蓋。今年2月，高通在法蘭克福中心一平方公里的范圍內(nèi)部署了7個(gè)gNodeB、400個(gè)毫米波終端和28個(gè)IAB節(jié)點(diǎn)，驗(yàn)證了部署IAB節(jié)點(diǎn)之后，毫米波覆蓋范圍明顯增加，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)吞吐量也得到提升。

毫米波雖然在過去被認(rèn)為是“脆弱”的，但從高通的實(shí)踐看來，毫米波應(yīng)用于移動(dòng)通信切實(shí)可行。駱濤表示，在未來，高通將致力于將毫米波擴(kuò)展至室內(nèi)、公共網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)專網(wǎng)，部署對數(shù)據(jù)速率和容量要求較高和人流密集的區(qū)域。Rel-17也賦予毫米波更多期待。

同時(shí)，在工信部的統(tǒng)一指導(dǎo)下，國內(nèi)三家運(yùn)營商也助力5G毫米波的發(fā)展。李福昌表示，中國聯(lián)通將通過開展冬奧會場景毫米波試點(diǎn)試驗(yàn)，帶動(dòng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈加速發(fā)展。

中國移動(dòng)研究院無線技術(shù)研究所副所長李男表示，預(yù)計(jì)在2022年實(shí)現(xiàn)毫米波商用，希望同產(chǎn)業(yè)界展開合作，繼續(xù)驗(yàn)證毫米波的可用性。

目前，全球已有120家運(yùn)營商在積極投資毫米波。或許我們還是無法想象5G會給這個(gè)世界帶來何種顛覆性的變革，但我們可以看到，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能駕駛、醫(yī)療健康等領(lǐng)域的藍(lán)圖都隨著5G技術(shù)的發(fā)展變得更加清晰。

毫無疑問，毫米波的大規(guī)模商用正是釋放5G全部潛力的關(guān)鍵。

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