任正非都說好的5G毫米波 為何在中國部署比歐美晚？

故事要從任正非那句話說起——日前他在接受央視專訪時提到，「全世界能做5G的廠家很少，華為是做得最好的，全世界能做微波的廠家很少，華為做得最先進。能夠把5G基站和最先進的微波技術結合起來成為一個基站的，世界上只有一家公司能做到，就是華為。」

當時大家都關注任正非對其它問題的回答，卻沒有人清晰的闡述「微波」是什麼，雷鋒網不禁好奇，微波到底是個啥？

微波是個很寬泛的定義，它可以指頻率為300MHz~300GHz的電磁波，對應波長在1毫米~1米之間，而任正非這裡所說的微波主要指的是——毫米波。

通信就是編碼解碼、調製解調、加密解密的過程，承載各種信息的就是電磁波，電磁波也是無線通信存在的根基。在全球範圍內，5G部署的頻段有且只有兩種，一種是sub-6GHz，指的是6GHz以下的頻段，一種是毫米波。

顧名思義，毫米波就是波長在1～10毫米的電磁波，對應頻率為30~300GHz，作為參考，我們目前4G所使用的頻段是2000MHz，2G和3G就更低了。

不管是2G/3G還是4G時代，毫米波一直都在，它的歷史甚至可以追溯到19世紀90年代，不過在很長一段時間裡，毫米波都只活躍在大學的實驗室里，僅僅是理論探索。

雷鋒網了解到，直到今天，毫米波的主要應用還是衛星通信、雷達和一些軍事應用，比如在射電天文學中的早期應用，77 GHz汽車防撞雷達等，不過在5G時代，毫米波終於要「翻身農奴把歌唱」。

摘自百度百科

5G要使用毫米波的理由簡單且純粹，30GHz以上有豐富的頻譜資源，按照換算關係，1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，毫米波的頻譜資源是數量級的提升。

而在以往，之所以沒有開發毫米波主要有兩點原因，其一是商業需求並不大，其二是整體產業鏈技術都不成熟，使用成本也高。

5G的到來加速了這一過程，並且讓毫米波成為一種「最優解」，5G所需的大帶寬動輒100M以上，運營商有連續100M頻寬是開展5G的基本要求。在工信部確定的5G頻譜分配方案中，中國電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源；中國聯通獲得3500MHz-3600MHz共100MHz帶寬的5G試驗頻率資源；中國移動獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的5G試驗頻率資源。

可以看出我國的三大運營商最少都有100M連續帶寬資源來開展5G，反觀之，4G時代三大運營商的頻譜資源並不是連續的，而且帶寬資源還有不到100M的。

從4G到5G，是數據的又一次爆炸式增長，就需要更快的傳輸速度。無線傳輸速率增加一般有兩種方法，一是增加頻譜利用率，二是增加頻譜帶寬，增加頻譜帶寬簡單且直接，只需要有充足的帶寬資源就行。

無線通信的最大信號帶寬大約是載波頻率的5%左右，4G網路均在sub 6GHz頻段，可用最大帶寬是100MHz，數據傳輸速率不超過1Gbps。而在毫米波頻段，可用帶寬大大增加，數據傳輸速率也成倍上升，加之新材料、新技術和新工藝的提升，毫米波在5G時代終於要迎來大規模應用。

如果毫米波都是優點，也不至於到現在才被如此重點對待，毫米波屬於「極高頻」範疇，電磁波的傳輸特點是頻率越高波長越短，衍射能力越弱，穿透能力越強，信號穿透會損失很大能量，所以傳輸距離就越近。言而總之，頻率越高的電磁波傳播距離越近。

不止如此，與頻率較低的電磁波相比，毫米波信號尤其遇到水的衰減大，嚴重影響傳播效果。研究表明，通常情況下，降雨的瞬時強度越大、距離越遠、雨滴越大，毫米波衰減越嚴重，因此在毫米波通信系統或通信線路設計時，都需要留出足夠的電平衰減餘量。

為了解決毫米波傳輸距離的掣肘，5G有幾項關鍵技術隨之誕生或者增強。第一個是Massive MIMO，簡稱大規模天線技術，MIMO的含義是天線「多進多出」（Multiple-Input Multiple-Output），如下圖所示，4G時代MIMO技術就已經得到應用，不過最多也就是基站8天線，手機4天線，在4G所處頻率上如果要放更多的天線會互相干擾，反而得不償失。

在理想傳播模型中，當發射端的發射功率固定時，接收端的接收功率與波長的平方、發射天線增益和接收天線增益成正比，與發射天線和接收天線之間的距離的平方成反比。

毫米波頻段高波長短，故而信號衰減非常嚴重，接收天線接收到的信號功率減少，天線發射功率不能增加，發射天線和接收天線的距離不受控制（移動用戶隨時可能改變位置），發射天線和接收天線的增益也不能提高太多，所以解決方案只有——增加發射天線和接收天線的數量，而且毫米波波長短互相之間干擾距離小，天線之間可以離得更近，所以5G天線都不是以個數論英雄，而是一個陣列。

目前主流設備商包括中興、華為、大唐移動、愛立信和諾基亞均已推出了 Massive MIMO 產品及解決方案，由於 TDD 和 FDD 制式在信道信息獲取方面的先天差異，現階段基於 TDD 的陣列天線進展更快。

第二個是波束賦形（Beamforming），在WiFi路由器也有應用，5G時代大規模天線技術是波束賦形的基本條件。

在沒有人為干擾的條件下，電磁波是360度無死角傳播的，其中很大一部分沒有被接收，白白浪費，天線陣列可以使得電磁波朝著人為規定方向的傳播，且天線個數越多，電磁波傳播方向越集中。

波束賦形可以使無線信號定向傳輸到需要使用的方向，而且還需要波束導向技術根據信號接收點的位置變化不斷調整，技術含量高高的。

回到文章開頭的問題，任正非為何要強調「5G基站和微波結合起來做得很好的只有華為」？主要就是說給美國和歐洲部分國家聽。

微波基站回傳天線（摘自京信通信官網）

5G基站部署頻率高，所以基站密度更大，如果每個基站都由光纖連接到中心機房，成本將大大增加，而且也十分複雜，尤其是美國和歐洲部分地區，這些地區的光纖覆蓋遠不如國內，使用微波技術做回傳是經濟可行的適合方案。

毫米波系統的典型使用場景就是自回傳，一個5G空口通過一跳或多跳提供多個接入和傳輸，而不需要光纖鏈路。

日前高通也發布了其面向毫米波的Qualcomm QTM052毫米波天線模組，包含了從收發器到所有射頻前端器件，還有電源管理IC以及天線，高通方面介紹，根據對手機性能不同的要求，可在一部手機中安裝3到4個此模組，該模組覆蓋的頻譜也是比較主流的毫米波頻段。

6GHz以下的射頻鏈路架構和毫米波的射頻鏈路架構完全不同，高通也是分別推出了對應產品，這也意味著在5G商用早期，不同國家或者地區的手機搭載的射頻單元或許是不同的，支持的頻率也可能稍有差別，首批5G手機將不具備「漫遊」功能，全模手機將在後續產品中實現。

毫米波比較主流的頻段是28GHz以及39GHz，各個國家和地區會根據歷史情況和頻譜資源情況來進行毫米波和6GHz以下頻譜部署，比如北美可能會先在毫米波頻段進行5G部署，國內會先在6GHz以下進行5G部署，日韓可能兩種頻段都會部署。

雷鋒網獲悉，國內三大運營商或將在2022年才商用5G毫米波頻段，這也和我國通信的歷史發展有關。早在2013年，國務院就印發了《關於實施「寬頻中國」戰略及實施方案的通知》，「光進銅退」還有提速降費等政策都讓高速光纖進入到尋常百姓家，運營商骨幹網資源也十分豐富，所以國內運營商在5G商用前期就沒有特彆強烈的意願用毫米波做回傳，而是轉而在成熟階段區進一步探索5G的其他應用。歐美地區運營商在商言商，不會做賠本生意，光纖鋪設成本高，覆蓋密度還低，歐美地區在早些時候就一直向毫米波方向進軍。

雷鋒網查閱資料發現，中國無線電管理局在今年2月份發布的2019年全國無線電管理工作要點指出，將適時發布5G系統部分毫米波頻段頻率使用規劃，引導5G系統毫米波產業發展。更早之前工信部也批複4.8-5.0GHz、24.75-27.5 GHz和37-42.5GHz頻段用於我國5G技術研發試驗，試驗地點為中國信通院MTNet試驗室以及北京懷柔、順義的5G技術試驗外場。

在國內市場，Sub-6GHz是運營商部署NSA（非獨立組網）5G網路的關鍵，既節約網路建設成本，又能兼顧網路覆蓋範圍和建築內部穿透能力，對國內市場來說是更為成熟的選擇，業內人士表示，在2022年商用毫米波並不會影響國內5G的競爭力。

不同國家和地區在2019年承載5G所用頻率不同

中國、歐洲、日本、韓國、澳大利亞等地都是使用6GHz以下頻段做第一波5G手機比較熱門的國家和區域，國內並不像國外部分地區對毫米波有那麼高的需求。

業內人士預計毫米波在國內的發展可能會很晚，不過相比租用光纖的高成本，毫米波還是有一定優勢的，在國內毫米波很難取代光纖做回傳，但在國外部部分運營商可能就選擇毫米波做基站回傳了。

有觀點認為，完美的5G需要毫米波頻段在5G接入系統的普及應用，毫米波將使5G接近其最初的設想，相關技術也在不斷演進之中，或許在不久的將來，毫米波將成為5G乃至6G的常用頻段。

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