5月30日消息(艾斯 岳明)自2019年始,在僅僅三年多的時間內,已經有209家運營商在83個國家/地區(qū)推出了一項或多項符合3GPP標準的5G服務。
其中,中國5G商用進程非常顯著,截至4月底,中國已經建成5G基站161.5萬座,占全世界5G基站的70%以上;中國的5G終端連接數(shù)也已經超過5億,全球占比超過80%。更重要的是,在良好的政策體系的推動下,在2C和2B兩條"賽道"上,我國5G應用已形成系統(tǒng)化推動體系,呈現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展態(tài)勢,構建新的5G產業(yè)生態(tài)格局。
凡是過往,皆為序章。當前,我國5G產業(yè)已經"棋至中盤",我們更應該靜心思考,5G是否已經達到了產業(yè)界所定義、所想實現(xiàn)的標準?在B5G時代,我國應該如何持續(xù)引領全球5G商用進程?產業(yè)鏈又該如何應對消費者和垂直行業(yè)對于超大帶寬、超低確定性時延、通信感知一體化等新聯(lián)接技術的需求?
答案是很明確且唯一的,那就是加速毫米波的商用進程!
我們注意到,進入2022年以來,全球市場對于毫米波頻譜和技術的測試和關注越來越多。無論是近期聯(lián)發(fā)科的首款5G毫米波芯片問世,抑或是中興通訊聯(lián)合AIS、高通完成全球首個基于Sub-6GHz和高頻26GHz毫米波的5G高低頻雙連接測試(NR-DC),再或是英國監(jiān)管機構表示計劃到2024年為移動行業(yè)提供毫米波頻譜。我們可以看到,從底層的終端芯片支持,到網絡設備就緒,再到政府政策提供支持,毫米波生態(tài)和產業(yè)的成熟正在加速。
毫米波是5G演進必經之路
報告顯示,全球移動數(shù)據流量從2019年到2026年將會增長6倍以上。雖然5G相較于4G,其峰值速率將增加10倍以上,面對不斷增長的社會需求,當數(shù)據流量不斷攀升達到目前的6倍以上時,5G無線空口技術還有多大挖潛空間?
新型信道編碼技術?超大規(guī)模MIMO?與其對這些技術進行高成本挖潛,倒不如開拓新的頻譜資源。作為移動通信產業(yè)發(fā)展的"第一資源",頻譜是稀缺寶貴的。
在5G當中,早已被各種服務大量占用的中低頻段的連續(xù)頻譜資源尤其如此。當這種限制在越來越多邁向5G時代的國家出現(xiàn)時,人們的目光就開始轉向了更高頻段的毫米波資源。因為毫米波頻譜資源更充沛、帶寬更大,可以達到400-800MHz甚至更大連續(xù)帶寬資源,因此能夠帶來更大的網絡容量、更高的單用戶峰值速率、更好的業(yè)務體驗。
舉個簡單的例子,作為"超級碗"的舉辦地,美國雷蒙德·詹姆斯體育場一般最多可同時容納10萬人以上,報道顯示,通過采用5G毫米波技術,蓋場館的網絡總流量能夠達到4.5TB,部分場景的峰值下載速度能夠達到3Gbps,是4G LTE峰值下載速度的20倍。
另外,面對被視為5G最大機會藍海的To B領域,部分國家的監(jiān)管機構已經在探索專門劃撥毫米波頻譜來推動垂直領域企業(yè)市場的5G采用。原因在于,毫米波非常有利于工業(yè)互聯(lián)網的發(fā)展,并且目前在多個行業(yè)應用場景中已經得到了驗證和應用--5G毫米波支持汽車制造、AGV、工業(yè)AR/VR的成功落地的案例不斷涌現(xiàn),其速度快、容量大、延遲低、定位精準、安全性強、集成度高等優(yōu)勢很好地解決了當前5G行業(yè)應用的痛點問題。
GSMA智庫在發(fā)表的《5G毫米波經濟性分析》報告對5G毫米波發(fā)展成本增益和經濟效益等進行了綜合分析,分析結果表明,5G毫米波在高密度城市部署和固定無線接入場景里,與中頻C波段的結合都將為運營商帶來明顯的成本優(yōu)化和增益。
對于毫米波頻譜的渴望,也反映在了預計將在今年6月份凍結的3GPP R17標準當中。R17當中擴展了可現(xiàn)有的5G NR頻譜設計,將毫米波頻譜范圍從24.25-52.6GHz(FR2-1)擴展至高達71GHz(FR2-2),并支持全球60GHz免許可頻段。未來還會研究114.25GHz頻段的可行性。
支持規(guī)模商用,毫米波產業(yè)鏈已趨于成熟
在絕大多數(shù)人看來,毫米波是一把"雙刃劍",超大帶寬、低時延好處是顯而易見的,但有限的覆蓋能力,高昂的部署成本,受限的應用場景,這些難點也同樣明顯。
對于這些挑戰(zhàn),我們需要客觀辯證的看待。得益于大規(guī)模集成電路技術與算法的進步,有些問題正在得到解決;但有些問題,并不是真正的"問題"。
以覆蓋能力為例,這同樣是Sub-6GHz 5G網絡在產業(yè)化前期所面臨的問題,Sub-6GHz 5G網絡通過引入大規(guī)模天線技術得到了解決;但我們需要注意的是,毫米波的應用場景并不是為了解決廣覆蓋問題,而是關注熱點區(qū)域的系統(tǒng)容量問題在在城市中人口密集的區(qū)域、智能工廠、體育場等這些應用場景中,運營商所面臨的問題是容量限制而不是覆蓋限制。
再以飽受爭議的非視距傳輸信號衰減為例,這是個劣勢但也可以看成優(yōu)勢,這將有效降低站點之間的同頻干擾,達到更好的頻譜復用。我們可以舉一個智能工廠的例子,在未來智能工廠中,需要高密度聯(lián)接,WiFi和 Sub-6GHz 5G網絡都將面臨比毫米波更強的網絡干擾。
從應用場景來看,毫米波不僅可以運用于固定用例,如固定無線接入的大量用例,在波束成形和波束跟蹤技術的支持下,還可以保證穩(wěn)健的移動性。
當然,對于運營商而言,是否引入新的頻譜資源,除了監(jiān)管政策要求之外,還需要算明白"經濟賬",產業(yè)鏈的成熟度是至關重要的??梢钥隙ǖ恼f,當前的毫米波產業(yè)鏈已經趨于成熟,具備了支持規(guī)模商用的能力!
從標準和技術角度來看,3GPP已完成5G毫米波24.25-27.5GHz頻段的標準化工作;預計將在今年6月份凍結的3GPP R17標準當中,還將擴展可現(xiàn)有的5G NR頻譜設計,將毫米波頻譜范圍從24.25-52.6GHz(FR2-1)擴展至高達71GHz(FR2-2),并支持全球60GHz免許可頻段。
從芯片和終端角度來看,隨著RF技術的成熟,目前全世界已經有數(shù)百款5G終端可以支持毫米波通信,產品形態(tài)上既包括智能手機,也有諸如CPE、模組等,可以滿足2C2B多種場景需求。更重要的是,伴隨著聯(lián)發(fā)科5G芯片天璣1050的面世,毫米波芯片市場不再是獨角戲,這給了產業(yè)鏈更多的選擇。
從網絡設備角度來看,多家主流設備廠商相繼完成了IMT-2020 (5G)推進組主導的技術試驗,包括5G毫米波基站功能和外場性能測試等項目,在網絡峰值速率、端到端時延等關鍵指標上表現(xiàn)優(yōu)異,為毫米波未來國內大規(guī)模商用邁出堅實一步。以愛立信的毫米波設備產品為例,在具備768個天線矩陣,800M的工作帶寬,超過3G運行帶寬的基礎上,體積做到了8升,重量僅有8公斤,產品的面積大致相當于11寸的Pad,非常便于部署。
行且將至,積極構建面向未來的毫米波產業(yè)生態(tài)
從5G產業(yè)發(fā)展角度來看,我國的5G研發(fā)工作起步較早,在5G的愿景形成和技術標準研討階段起到了一定的引領作用,成為5G技術架構確立和國際技術標準制定的主導力量之一。
與此同時,我國加快了網絡建設速度,建成了全球最大的5G商用網絡,5G市場蓬勃發(fā)展,行業(yè)應用的融合也在穩(wěn)步推進,在5G應用探索方面具有廣度和深度的優(yōu)勢。
根據第四屆"綻放杯"5G應用征集大賽的統(tǒng)計結果來看,我國5G應用項目超過1.2萬個,覆蓋了工業(yè)、能源、文旅、教育、醫(yī)療、港口等20多個行業(yè)領域,138個鋼鐵企業(yè)、194個電力企業(yè)、175個礦山、89個港口實現(xiàn)5G應用商用落地;5G項目參與企業(yè)及單位近7000家,項目覆蓋全國31個省、市、自治區(qū)及香港特別行政區(qū)。這在全球,無論從覆蓋的行業(yè)數(shù)、企業(yè)數(shù)、地域范圍還是應用的創(chuàng)新性、融合深度等方面均處于領先地位。
實際上,不同國家或地區(qū)的5G頻譜策略都是因地制宜的。比如北美市場一開始因為中低頻段頻譜資源不足,并且光纖資源不發(fā)達導致FWA需求強烈,所以選擇了率先商用5G毫米波,但近期已經開始了中頻段的5G部署。正如一些行業(yè)專家所談到的,中國在毫米波領域的研究幾乎與北美等國家同時起步,但如果在中國仍然沒有毫米波應用,就很難得到相關的應用反饋,未來可能會讓產業(yè)在毫米波應用方面有更多的延遲。
殊途同歸,5G會經歷一個漫長的投資和發(fā)展周期,只有全面協(xié)同調用從中低頻段到毫米波這樣的高頻段頻譜資源,才能發(fā)揮5G的全部能力和特性,并實現(xiàn)最初的技術設想。而政府監(jiān)管機構越早明確毫米波頻譜規(guī)劃,也將越有利于業(yè)界開展有針對性的研究和產品規(guī)劃。
不僅如此,面向未來的6G時代,太赫茲和可見光通信將會成為必然發(fā)展方向,這些技術所面臨的技術挑戰(zhàn)和工程難度,將數(shù)倍于毫米波。我國想要實現(xiàn)在B5G/6G時代的持續(xù)引領,也需要加快毫米波的商用落地進程!
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