趋于成熟布局提速 毫米波在5G建设中的意义解析

随着通信技术的不断升级发展，5G正在改变着人们的生活和工作方式。在to C领域，传统的视频和直播业务体验得到升级，同时出现了一些新的业务，比如360°自由视角视频，AR/VR以及云游戏等，这些业务的发展对网络能力的要求甚至到了Gbps级别。同时，个人业务未来逐渐会向交互式、沉浸式体验发展，比如全息通信，可见单用户体验要求也将高达10Gbps。而在to B领域，各大设备厂商与运营商一起做了大量探索研究和创新应用，例如，智慧钢铁，港口，医疗等。行业数字化全面升级需要5G使能行业核心生产环节，这对大上行、高精度定位和短时延提出了更高的网络能力需求，这就需要5G往5.5G进一步演进来满足这些需求。而要达成这个结果，5G毫米波相关标准和全球产业进展是一个很关键的因素。目前5G毫米波规范已日趋完善，并在国外多个市场有实际部署，我国在毫米波技术上起点较高，在载波带宽、SA能力上后发先至，DSUUU大上行、200M载波带宽等特性开发上全球领先。所以，布局提速势在必行。

毫米波优势客观存在

5G正式商用已经两年过去，在中国5G建设过程中，最先得到发展的是5G基础建设的核心部分，也就是5G基站。在消费终端，智能手机为主的市场也得到蓬勃发展。观察具体数据，中国已经处于全球5G建设绝对领先位置，5G基站全球占比超70%，5G终端全球占比更是达到80%。而最近，5G建设方向也显著的发生变化，此前7月印发的《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，像是拉响号角，引领5G建设由消费终端向行业应用拓展。

我们知道，自5G出现之后，人们就对5G时代的杀手级应用提出了很多猜想，广泛涉及VR、云游戏、5G消息甚至多个垂直行业应用。这其中，包括VR、AR、MR等在内的扩展现实（XR）应用，因为能够带来沉浸式的全新感观体验，也伴随着5G商用持续推进受到了越来越多的关注。数据显示，目前全球已经有超过175家运营商部署了5G，在中国，累计建成的5G基站超过100万个，5G终端也超过4.2亿。随着5G商用初步实现规模化，毫米波等新技术的应用正在成为重点，由于具有大带宽、高速率、低时延等特性，5G毫米波能够为VR、AR等应用提供更好的网络支持，进而改善用户体验。

我们知道，5G网络不但要建得好，更要用得好。目前我们的运营商都在积极落实工信部5G应用“扬帆”行动计划，提升5G大上行、高可靠低时延、高精度定位等关键技术支撑能力，在工业互联网、港口、煤炭、医疗等多个行业进行了诸多实践，后续将进一步提高5G ToB行业实践的规模化和成熟化程度。

很多人不明白毫米波为什么直到现在才被应用普及，实际上几十年前毫米波就已经开始了讨论和应用，但那个时候的毫米波覆盖范围小，元器件昂贵，只能视距传输，因此也就无人将其应用于移动通信网络。现在业内头部品牌已经用天线阵列、波束成型，实现5G毫米波波束成型，实现毫米波的长距离和非视距传输。在技术和成本问题都被解决后，5G毫米波就自然而然地開始进入商用部署。而且在低频可用频谱资源逐渐减少之后，5G必然要向高频5G毫米波发展。

当然，5G毫米波基站系统架构方案、5G毫米波大规模天线阵列的天线单元设计和组阵设计，以及毫米波关键的前端射频芯片设计考虑，这些要素是需要直接面对的。针对目前主流混合波束赋形架构，需要高增益低剖面天线单元及合适的天线阵列布阵方式，以及要支持模拟波束赋形的集成多通道前端射频芯片、变频器、频率源等系列芯片。其中集成多通道前端射频芯片需要集成功放、低噪放、射频开关、调幅、调相器等多种功能，该类芯片功能复杂，用量大，是产业界发展的关键;面对不同应用场景覆盖需求，5G毫米波也有宏基站和小基站等多种类型设备，存在有不同输出功率等级要求，因此毫米波前端射频集成芯片也会有多种不同工艺方案，甚至是组合式的异质集成方案。

相比低频和中频，高频毫米波天线射频一体设计是5G毫米波基站研究的重点之一。段滔指出，一方面，毫米波波长短、天线单元小，单位面积内可以集成大量的天线;另一方面由于毫米波系统工作频段高，尽量缩短天线到模拟通道的距离是减小馈电损耗的有效手段。目前来看，针对5G毫米波基站设计而言，由于场景的多样性和天线阵列的组合多，基于AiP的天线射频一体设计是一种较为合理的设计方式。

融入建设与及时布局

要知道，目前工业领域是5G应用发挥重要作用的主场景，而毫米波的出现提供了一个契机。以工业制造为例，5G毫米波达到光纤级的大带宽和低时延，可以替代现在工厂里的有线以太网，对工业制造的灵活性提供更大的支持。在重新设备生产线的时候，无须修改有线网络，就能实现工厂的重构，更加快速地实现生产。5G毫米波还能在许多工业场景里提高工人工作安全性。在一些危险的工业场景，例如高压电输变电线路的运维，可以通过机器人上的高清相机来实现巡查，而只有5G毫米波的带宽，才能传输超清画面，满足中控室通过画面检查设备运营情况的要求，这个应用大大提高巡查效率，也大大减少工人受伤的可能性。

另外，开篇提到的“5.5G”概念，这里也可以简单聊聊。5.5G在原有3GPP定义的三种业务基础上进行扩充，新增三种业务类型：上行超宽带（UCBC），宽带实时交互（RTBC）和通信融合感知（HCS），网络能力将增强10倍，其中，就包含上行能力，时延能力和定位精度等。要知道，毫米波具备更宽的频谱资源，更高的空域隔离度，更窄的波束，更精准的波束协同等特征，这将使得上下行灵活时隙配比更容易实现并大幅提升定位和感知能力，从而满足大上行和通信融合感知业务需求。同时，毫米波TTI（传输时间间隔）更小，这将大幅降低网络时延，使能宽带实时交互业务，极大地丰富人们的生活娱乐方式。

毕竟，毫米波具有大容量、大带宽等天然优势，不仅能满足人流密集区域的网络容量需求，还可以为自动控制、VR/AR、检测等业务提供支撑，有望在5G网络部署中发挥重要作用。在高层来说，工信部高度重视5G毫米波的发展，提前组织、积极储备，持续推动产业成熟。

一是依托新一代宽带无线移动通信网重大专项，支持5G毫米波关键技术研究和产品研发攻关，着力提升我国5G毫米波技术产业能力;二是组织爱立信、华为、中兴、高通、联发科等国内外系统、芯片企业，联合开展5G毫米波技术试验，解决技术难题，验证产品性能;三是协调产业界各方就5G毫米波的载波带宽、帧结构等关键参数达成一致，已经奠定了很好的基础。目前，主流厂商已经陆续立启动了单载波带宽为200兆的5G毫米波设备的研发和测试工作。

另外，加强技术攻关，夯实5G毫米波产业基础，也是一个重点。围绕个人用户及垂直行业需求，技术研究、产品研发等各项工作，持续优化波束管理等关键技术，进一步提升5G毫米波产品的稳定性、可靠性，持续推进5G毫米波技术试验，进一步畅通系统、芯片、终端等产业链各环节，加速5G毫米波产业链的熟悉。

业内有专家提出，挖掘应用场景助力5G毫米波商用落地，也是当前的一个布网核心考虑要素。聚焦工业、交通、传媒等重点行业，加速5G毫米波在室内展馆、室外场馆、高人流街区等典型场景的应用演示和验证，探索可推广、可复制的网络部署模式、商业运营模式，积极拓展5G毫米波应用场景，与Sub-6G形成有效的互补。更重要的是，5G毫米波、XR等技术的落地应用，离不开产业链相关环节的深入合作。今年5月，在中国IMT-2020（5G）推进组和中国联通的支持下，高通、中兴通讯、TVUNetworks等共同完成了5G毫米波8K視频回传业务演示，充分发挥出5G毫米波高速率、低时延等优势，能够为XR应用所涉及的3D画面数据高速、实时传输提供更好的支持。

后记

5G的快速发展是产业界共同努力的结果，要积极开展跨行业、跨领域的沟通交流。深化各方在5G毫米波技术创新、应用探索等方面的合作，紧密跟踪全球5G毫米波发展态势，吸收国际先进经验，加强双边多边协作，共同营造优势互补、互利共赢的良好产业生态。在各方的共同努力，我国5G毫米波发展取得积极成效。但在产品研发、应用场景探索等方面仍存在一定挑战，需要产业界继续努力。

额外提一下。我们常说，为了缩小数字鸿沟问题，从太空卫星，到高空热气球，从大型太阳能飞机，到小型无人机热点，各种高科技创意层出不穷。其中有一种此前被忽视的传统技术，又因为5G毫米波的成熟，而重新获得青睐，那就是固定无线接入FWA，通过CPE设备将移动通信信号转为局域网宽带信号，这种技术在4G时代就极为常见，但受限于4G网络带宽上限，一直只能作为Wi-Fi网络的补充，部署在厂区宿舍等场景。这个话题我们之后再讨论。

总之，超大带宽、超低时延、超大用户容量三大特性，让5G毫米波可以用于高清视频、AR/VR、工业互联网、车联网等多个垂直领域，5G在智慧厂区、智慧园区和智慧码头等场景的应用也将随着毫米波的成熟而普及开来。