隨著5G在全球大規(guī)模商用落地，具有豐富資源頻率的毫米波開始展露巨大商業(yè)價值，成為近日召開的2021MWC上海的最大熱點和看點。據(jù)GSMA及相關(guān)市調(diào)機構(gòu)預(yù)測，5G毫米波預(yù)計將在2035年之前對全球GDP做出5650億美元的貢獻(xiàn)，占5G總貢獻(xiàn)的25%。
“2021年起，全球各個國家通信頻譜將向更高頻譜延伸，毫米波將迎來全球范圍內(nèi)的大發(fā)展。”在2021MWC上海“5G毫米波+體育大會”上，上海諾基亞貝爾首席技術(shù)官常疆表示。從本次大會可以窺見，5G毫米波正向更多市場擴展。與此同時，橫亙在其發(fā)展前方的技術(shù)桎梏也在被逐一擊破。
5G毫米波迎來全球范圍大發(fā)展
不同于早已被業(yè)界熟知的Sub-6GHz 5G頻段，毫米波是移動通信領(lǐng)域久久未經(jīng)開墾的“蠻荒之地”，在有高密度覆蓋、低時延傳輸、高精度定位等需求的場景中具有突出優(yōu)勢。
上海諾基亞貝爾首席技術(shù)官常疆在會上回顧，北美國家的毫米波產(chǎn)業(yè)起步較早，2017年—2018年毫米波主要用于打通FWA（固定無線接入）的“最后一公里”；2019年全球5G部署加速鋪開，運營商主要以4GHz~8GHz的C波段部署5G網(wǎng)絡(luò)；隨著業(yè)務(wù)對帶寬需求的不斷增加，2021年起，全球各個國家通信頻譜將向26GHz等更高頻譜延伸，毫米波將迎來全球范圍內(nèi)的大發(fā)展。
GSMA及相關(guān)市調(diào)機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，5G毫米波預(yù)計將在2035年之前對全球GDP做出5650億美元的貢獻(xiàn)，占5G總貢獻(xiàn)的25%。那么，5G毫米波主要在哪些應(yīng)用場景中釋放價值？
中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院副院長遲永生表示，5G毫米波基于不同需求定位新能力，為三大應(yīng)用場景帶來新動能，包括在體育場館、交通樞紐、旅游景點、機場等人員密集的C端（個人消費端）熱點場景覆蓋；多層公寓、郊區(qū)獨棟、商業(yè)區(qū)的H端（家用場景）固定無線接入；與邊緣計算、AI結(jié)合，為工廠、園區(qū)、碼頭等B端（企業(yè)消費）場景提供大容量高速率+本地化的定制專網(wǎng)服務(wù)。
從C端用例來看，2020超級碗、美國銀行體育場等世界重大體育賽事場館成了5G毫米波的重要用武之地。“在可容納數(shù)萬人的美國國家橄欖球聯(lián)盟體育館內(nèi)，基于5G毫米波技術(shù)，僅用15個天線扇區(qū)就幾乎能覆蓋全部座位區(qū)域，全部樓層的下行鏈路吞吐量超過700Mbps，10%以上的邊緣區(qū)吞吐量超過100Mbps。”高通公司中國區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人徐晧說。
Omdia分析師SethWallis Jones預(yù)測，到2030年，全球?qū)⒂?0%的體育場館采用毫米波技術(shù)，實現(xiàn)更高水平的內(nèi)容制作，從不同角度為用戶提供視頻內(nèi)容。
在本次大會的5G毫米波展區(qū)，中國聯(lián)通、高通、華為、OPPO、愛立信、上海諾基亞貝爾、亨通、紫金山實驗室等參展商帶來5G毫米波CPE速率演示、5G+AR雪景拍照、5G混合現(xiàn)實智慧雪場、5G自由視角/多視角賽事直播、360°全景高幀率視頻傳輸?shù)葢?yīng)用場景演示。以5G自由視角/多視角賽事直播為例，借助高清直播攝像機和運動員頭盔實時拍攝上傳的多角度畫面，自由視角直播可360°自主滑動選擇視角觀看比賽，還可放大比賽細(xì)節(jié)；多視角直播則可同時觀看賽場上運動員和裁判員等各方反應(yīng)，而且畫面達(dá)到幀同步無時延。
“其實相比C端，B端更能釋放5G毫米波技術(shù)的巨大潛力，需要牢牢把握。”華為公司無線產(chǎn)品線毫米波總裁鮑祥英說。數(shù)據(jù)顯示，2034年之前，預(yù)計在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經(jīng)濟(jì)收益將達(dá)到1040億美元，其中垂直行業(yè)領(lǐng)域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)占貢獻(xiàn)總數(shù)的62%，專業(yè)服務(wù)和金融服務(wù)占12%，信息通信和貿(mào)易占10%。
當(dāng)前，我國正積極開拓5G高頻新空口，以高質(zhì)量、定制化的姿態(tài)服務(wù)B端用戶，實現(xiàn)行業(yè)物聯(lián)。按照中國IMT-2020（5G）推進(jìn)組的統(tǒng)籌規(guī)劃，中國將分三個階段推進(jìn)5G毫米波的試驗工作：2019年重點驗證5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)特性；2020年重點驗證5G毫米波基站和終端的功能、性能和互操作；2020到2021年開展典型場景應(yīng)用驗證。
常疆在展望中國的5G部署時指出，中國正采用700MHz、2.6GHz、3.5GHz等中低頻和26GHz高頻的蛋糕分層式覆蓋。中國有望在2022年具備毫米波規(guī)模商用的能力，以SA為基礎(chǔ)部署毫米波網(wǎng)絡(luò)對運營商來說會是比較理想的選擇。
技術(shù)短板正逐一攻克
5G毫米波因為頻段高、傳播損耗高、繞射和衍射能力弱，覆蓋相對受限，這是5G毫米波通信系統(tǒng)面臨的最大挑戰(zhàn)。根據(jù)中國聯(lián)通的實測結(jié)果，5G毫米波的穿透損耗遠(yuǎn)高于Sub-6GHz，同時惡劣天氣如雨、雪、霧等對毫米波的傳播也有不利影響。
“由于這些桎梏，使得早期業(yè)界對5G毫米波產(chǎn)生了誤解，以為它只能夠?qū)崿F(xiàn)視距傳輸和固定傳輸。隨著自回傳和信號穿透等技術(shù)不斷演進(jìn)，‘連續(xù)覆蓋’的老大難問題得到解決，‘高頻’和‘廣覆蓋’這兩塊魚和熊掌終能兼得。”愛立信東北亞區(qū)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線部門總監(jiān)吳日平指出。
2020年12月，意大利電信、愛立信和高通技術(shù)公司使用26GHz頻段的毫米波頻譜，將5G技術(shù)應(yīng)用于固定無線接入。在距站點6.5公里的場景下，測得1Gbps的下行速率和700Mbps的上行速率，創(chuàng)造了超寬帶遠(yuǎn)距離傳輸速度的紀(jì)錄。
據(jù)高通公司中國區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人徐晧介紹，首先，5G毫米波通過先進(jìn)的波束賦形技術(shù)增加EIRP（等效全向輻射功率），提升覆蓋能力，能夠輕松實現(xiàn)數(shù)百米的信號傳輸，緩解路徑損耗問題。這項技術(shù)不僅通過仿真實驗得到了驗證，而且在外場測試和商用部署中也得到了充分檢驗。其次，在5G標(biāo)準(zhǔn)化中，5G毫米波波束管理成為5G毫米波標(biāo)準(zhǔn)化的工作重點，其中包括波束搜索、波束跟蹤以及波束切換等，使5G毫米波系統(tǒng)能在部分方向信號受到遮擋的情況下迅速捕捉新波束并動態(tài)地實施波束切換。最后，半導(dǎo)體材料和封裝技術(shù)的進(jìn)步也推動著5G毫米波技術(shù)快速發(fā)展，可將大規(guī)模陣列天線和射頻鏈路整合成性價比更高的RFIC（相位陣列射頻器件），從硬件上為5G毫米波系統(tǒng)提供強大支持。
據(jù)吳日平介紹，此前，毫米波技術(shù)多應(yīng)用于軍事、科技領(lǐng)域，在通信領(lǐng)域應(yīng)用較少，甚至毫米波曾經(jīng)一度被認(rèn)為是不可能用于移動無線通信的。除了超遠(yuǎn)覆蓋、載波聚合等毫米波技術(shù)本身難以攻克，設(shè)備的尺寸和重量更成為毫米波技術(shù)可部署性的掣肘。因此未來5G毫米波產(chǎn)業(yè)發(fā)展演進(jìn)，關(guān)鍵是要解決設(shè)備輕小化的問題，讓毫米波設(shè)備越輕越好、越小越好，能夠在最合適的位置有能力部署。
“如今，我們不能僅僅著眼于毫米波，而是高頻段，因為如今的中低頻乃至未來的毫米波，總有一天還會面臨‘擁擠’。因此運營商、終端廠商、設(shè)備商等整個產(chǎn)業(yè)鏈攜起手來培育完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，做毫米波以外（6G和太赫茲）的技術(shù)拓展。對此，產(chǎn)業(yè)要形成一個通用的架構(gòu)，承載所有波段，這樣不僅可以很好地保護(hù)運營商的投資，還可以很快地支持這些新的頻段。”徐晧說。