截至2020年12月，我國(guó)已開通5G基站超過(guò)71.8萬(wàn)個(gè)，5G網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國(guó)地級(jí)以上城市及重點(diǎn)縣市。后續(xù)5G基站建設(shè)數(shù)量將不再是唯一重點(diǎn)，5G網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)將由提高覆蓋范圍向提升服務(wù)質(zhì)量推進(jìn)。5G毫米波使用更高的頻率，實(shí)現(xiàn)更快的速率，具備更大的系統(tǒng)容量和更強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力，在需要補(bǔ)“忙”的地區(qū)優(yōu)先部署，實(shí)現(xiàn)深度覆蓋，能夠有力支撐5G和各行各業(yè)的數(shù)字化發(fā)展的需求。我國(guó)發(fā)展5G毫米波政策支持力度大、實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景多、市場(chǎng)空間大多等多個(gè)優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)的產(chǎn)品化進(jìn)度也基本和國(guó)際同步，有望繼續(xù)引領(lǐng)5G毫米波的發(fā)展。
毫米波補(bǔ)齊5G中低頻短板
頻率資源豐富、帶寬極大。相較于5G Sub-6 GHz頻段，毫米波具有更豐富的頻譜資源，是5G網(wǎng)絡(luò)提供千兆連接能力的主要方式。5G毫米波網(wǎng)絡(luò)可輕易實(shí)現(xiàn)Gbps級(jí)別的峰值吞吐率，5G Sub-6GHz網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率比4G LTE快5倍，而5G毫米波網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率與5G Sub-6 GHz相比又快了4倍，平均速率高達(dá)900Mbps，峰值速率超過(guò)2Gbps。這一結(jié)果是在400MHz帶寬實(shí)現(xiàn)的，未來(lái)使用800MHz帶寬將有望得到更好的結(jié)果。
易與波束賦形技術(shù)結(jié)合。5G毫米波的頻段高、波長(zhǎng)短，使其在設(shè)計(jì)和部署上有空間優(yōu)勢(shì)，適合與波束賦形技術(shù)相結(jié)合，增強(qiáng)性能并降低干擾。波束賦形技術(shù)能夠在單根天線功率很低的情況下，依然提供很好的信號(hào)質(zhì)量。由于波長(zhǎng)較短，5G毫米波設(shè)備的天線陣列可在有限尺寸空間內(nèi)放置更多天線陣子，特別是5G毫米波基站的天線陣子數(shù)量可以達(dá)到256、512甚至更多，因此無(wú)論上行下行均可獲得極大波束賦形增益。受益于波束賦形技術(shù)，5G毫米波信號(hào)通信距離大幅增強(qiáng)，可以用于短距傳輸和室內(nèi)熱點(diǎn)覆蓋之外的更多場(chǎng)景。
可實(shí)現(xiàn)極低時(shí)延。5G網(wǎng)絡(luò)是以時(shí)隙為單位調(diào)度數(shù)據(jù)的，空口時(shí)隙長(zhǎng)度越短，意味著5G網(wǎng)絡(luò)在物理層的時(shí)延越小。5G毫米波系統(tǒng)空口時(shí)隙長(zhǎng)度最小可至0.125ms，是目前主流5G中低頻系統(tǒng)的1/4。因此，5G毫米波系統(tǒng)比5G中低頻系統(tǒng)空口時(shí)延顯著降低，是滿足5G空口時(shí)延小于1ms的有力保證，可實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、云游戲、實(shí)時(shí)云計(jì)算等URLLC(高可靠低時(shí)延)業(yè)務(wù)的質(zhì)量承諾。
可支持密集小區(qū)部署。與5G中低頻系統(tǒng)不同的是，5G毫米波系統(tǒng)通過(guò)波束賦形技術(shù)不但可提高目標(biāo)對(duì)象信號(hào)增益，還可利用波束定向的特點(diǎn)將信號(hào)能量聚焦在特定方向來(lái)減小對(duì)其它非目標(biāo)對(duì)象的干擾，保證鄰近鏈路或者鄰近小區(qū)通信質(zhì)量。因此，與5G中低頻系統(tǒng)相比，5G毫米波系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)密集小區(qū)部署。這使得5G毫米波系統(tǒng)很適合在大型場(chǎng)所如會(huì)議室、音樂會(huì)、體育館、地鐵站等人口密集區(qū)域進(jìn)行部署。
可進(jìn)行高精度定位。5G毫米波波束窄、方向性好，有極高的空間分辨力。同時(shí)由于信號(hào)傳輸周期小、時(shí)間精度高，5G毫米波有望實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位，即使和全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)相比也有精度和速度上的優(yōu)勢(shì)。尤其在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)較弱的室內(nèi)環(huán)境，5G毫米波的定位能力將發(fā)揮更為重要的作用，能夠在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物流運(yùn)輸、車聯(lián)網(wǎng)、交通樞紐、大型場(chǎng)館和園區(qū)等應(yīng)用場(chǎng)景提供快速高精度定位服務(wù)。
設(shè)備集成度高。相對(duì)于Sub-6 GHz，5G毫米波元器件的尺寸要小得多，5G毫米波設(shè)備更容易小型化和微型化。當(dāng)5G毫米波規(guī)模商用后，相關(guān)元器件成本會(huì)大大降低，在專業(yè)設(shè)備、可穿戴設(shè)備、智能零部件等領(lǐng)域5G毫米波集成度高的優(yōu)勢(shì)意味著廣闊的應(yīng)用前景。另外，5G毫米波基站也具有體積小、重量輕、易安裝的優(yōu)勢(shì)，有利于打造一個(gè)綠色、高效和方便部署的5G毫米波網(wǎng)絡(luò)。
我國(guó)毫米波發(fā)展生態(tài)完善
從國(guó)家政策層面來(lái)看，2020年3月，工信部發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》，文中提到“適時(shí)發(fā)布部分5G毫米波頻段頻率使用規(guī)劃，組織開展毫米波設(shè)備和性能測(cè)試，為5G毫米波技術(shù)商用做好準(zhǔn)備”，國(guó)家倡導(dǎo)運(yùn)營(yíng)商、終端設(shè)備商等為毫米波的商用做好準(zhǔn)備，毫米波在國(guó)內(nèi)的發(fā)展充滿機(jī)遇。
從標(biāo)準(zhǔn)層面上來(lái)看，針對(duì)5G毫米波的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)正逐步得到完善。目前3GPP已經(jīng)完成了Rel-15、Rel-16兩個(gè)版本的5G標(biāo)準(zhǔn)，均支持工作在毫米波頻段，Rel-15和Rel-16標(biāo)準(zhǔn)中，中國(guó)廠商分別占比了全部項(xiàng)目的30%和40%，均位列世界第一。
從產(chǎn)品層面上來(lái)看，產(chǎn)業(yè)鏈上眾多廠商正在不斷完善技術(shù)方案，推動(dòng)5G毫米波生態(tài)的繁榮。關(guān)鍵零部件方面，南京宇都通信推出首個(gè)5G微基站射頻芯片YD9601，打破了國(guó)外壟斷，且成本大幅下降;中國(guó)電科38所發(fā)布了一款高性能毫米波芯片及模組，刷新了當(dāng)前全球毫米波封裝天線最遠(yuǎn)探測(cè)距離的紀(jì)錄;米亞光科技毫米波T/R組件水平目前居于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位;碩貝德毫米波射頻前端芯片已實(shí)現(xiàn)從24GHz到43GHz全頻段覆蓋的技術(shù)突破?；痉矫?，華為、中興均已推出了毫米波基站產(chǎn)品，中興通訊的毫米波基站系統(tǒng)已完成全球首家毫米波OTA測(cè)試，驗(yàn)證了5G毫米波基站和終端的功能、性能一擊互操作。終端方面，小米11、iQOO 7、vivo X60 Pro+等均搭載了支持5G毫米波通信的射頻系統(tǒng)。
在應(yīng)用層面上來(lái)看，2021年MWC上海展上，中國(guó)聯(lián)通聯(lián)合GSMA設(shè)立的5G毫米波展區(qū)，全面展示了5G+8K廣播級(jí)視頻上下行傳輸、5G混合現(xiàn)實(shí)智慧雪場(chǎng)、5G毫米波全景體驗(yàn)、5G全視角賽事服務(wù)和自由視角賽事直播等多樣化應(yīng)用場(chǎng)景。中國(guó)聯(lián)通將率先在北京冬奧會(huì)試應(yīng)用5G毫米波技術(shù)，為觀眾、媒體轉(zhuǎn)播者、賽事組織者和運(yùn)動(dòng)員、裁判員等提供優(yōu)質(zhì)的觀賽體驗(yàn)和完備的服務(wù)保障。
