5G擴展，為何不能忽視毫米波頻段部署？
2020年6月，我們剛剛慶祝完中國5G商用部署一周年的里程碑。
全球5G發展按下快進鍵，預計5G運營商將從年初的62家，激增到今年年底的170家，中國各大運營商基站將從目前的28萬站，激增到年底的60萬站。預計5G產業帶動中國的直接產出，將從2020年的4840億元，增加到2025年的3.3萬億元。
5G擴展，網路、終端、應用全面開花推動產業繁榮
作為全球5G產業鏈上重要的晶元供應商，高通對於全球5G發展的觀察頗具參考價值。高通總裁安蒙在6月30日的GSMA大會上做了《5G：讓世界更具彈性》的主題演講，筆者從中總結了5G商用的四大亮點信息：
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在短短一年多的時間裡，超過60家運營商已經部署了5G網路，另有320多家運營商正在投資5G。全球5G部署不僅包括Sub-6GHz頻段，還包括毫米波頻段。
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預計到2022年，5G手機出貨量將達到7.5億部。2023年，全球5G連接數預計將超過10億，這比4G獲得同樣連接數的速度整整快了2年。2025年，全球5G連接數將達到30億。
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頻譜是5G釋放潛能的關鍵，5G需要覆蓋低頻段、中頻段和高頻段的大量頻譜資源。Ookla旗下Speedtest應用基於400MHz帶寬的大量用戶測試表明，毫米波的平均速率是Sub-6GHz網路的4倍。除了投資中頻頻段和重耕低頻頻段，全球120家運營商也正在投資毫米波。
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5G應用的多元化時代開啟。5G連接將變革生產力，並將成為未來工作的代名詞。84%的組織將可能繼續實行部分居家辦公或遠程辦公。5G超可靠低時延特性能夠支持工業遙控，推動未來製造業的變革。5G將支持企業在港口、表計行業和智慧城市的眾多領域部署企業專網。5G還將支持交通運輸和物流業與智能網聯汽車、農業、公共安全等領域相結合。
與此同時，剛剛凍結的R16將5G大幅擴展至全新服務、頻譜和部署模式，包括免許可頻譜、企業專網、工業物聯網等等。R16包括的全新5G規範將在傳統移動寬頻服務之外的廣泛領域開啟全新5G機遇，這對整個移動產業和更廣泛的生態系統具有重要的里程碑意義。可以說，R16從技術標準演進的角度，為5G的加速擴展勢頭提供了有力的推動。
雖有挑戰，毫米波頻段部署迎來重大機遇
安蒙重點談到的高中低頻頻譜資源的充分利用，是5G網路部署的趨勢之一；同時，高頻毫米波的成熟也為5G時代的諸多新用例創造了條件。比如，移動運營商可使用毫米波頻譜進行室內部署，室內毫米波專網能夠為企業、場館和交通樞紐等室內環境帶來數千兆比特速率、超低時延和極大容量。再比如，毫米波支持的固定無線接入可以替代傳統寬頻，直接向家庭提供高速互聯網連接。
就毫米波帶來的經濟價值而言，根據GSMA今年發布報告的預測，到2034年，在中國使用毫米波頻段所帶來的經濟收益將產生約1040億美元的效應，大約佔亞太地區毫米波頻段預估貢獻值的一半。
目前我們看到，毫米波在速率和容量上已經展現巨大優勢。只有毫米波 Sub-6GHz的5G網路與持續演進的4G網路組合在一起，才能構成一張完整的各項性能出眾的網路。
毫米波已經成為一項業經驗證的技術。全球領先的網路洞察及測試機構Ookla，通過其旗下Speedtest應用幫助大量用戶進行連接性能評估測試，最終總結的數據結果是：搭載驍龍移動平台的5G毫米波終端峰值速率超過2Gbps，平均下載速率超過900Mbps（相當於5G中頻段頻譜速率的4倍以上）。而更令人興奮的數據是——目前已經有超過120家運營商對毫米波進行了投資，將其引入5G部署——這說明整個移動行業正在加速部署毫米波。
5G毫米波最大的優勢是帶寬而不是覆蓋，毫米波頻段從24GHz一直到100GHz，適合熱點地區的覆蓋，比如地鐵站、體育場館或者音樂廳等人流量超大的地區，使用5G毫米波基站覆蓋峰值速率會有明顯提升。毫米波的24.25-27.5GHz，27.5-29.5GHz頻段擁有海量帶寬，比目前正在使用3G/4G帶寬多25倍，毫米波通過大帶寬還可實現數千兆級數據速率，支持在密集空間重用，解決重點區域承載問題，同時還具備低時延的特性，可以滿足更多領域的需求。
5G的部署，尤其是毫米波的部署並不容易，業界面臨許多挑戰。例如，在5G商用之前，毫米波的覆蓋範圍非常有限。在5G時代，通過先進的波束成形技術，高通能夠實現超過150米的毫米波傳輸。這項技術不僅通過模擬實驗得到了驗證，而且在外場測試中也得到了驗證，意味著毫米波能夠實現與現有熱點和小基站的共址。
此外，高通先後推出了三代毫米波天線模組，在非常緊湊的尺寸中集成了天線、射頻前端、收發器。一部手機可以採用多個這樣的毫米波模組，不僅滿足智能手機緊湊纖薄的設計需求，同時滿足功耗需求並提供最大化的性能。一個比較有意思的外場測試可以驗證這樣的結果，在搭建毫米波網路之後，先將手機固定在無人機上，遙控無人機在園區內穿梭飛行。在高通先進波束管理演算法的支持下，手機仍然能夠保持高速網路連接。
毫米波在技術和商業化方面的諸多障礙，高通給出了解決方案。高通不僅提供數據機，還提供端到端的系統設計，在很多關鍵技術方面都建立了先進的原型系統，對其實際性能進行驗證。科技創新是前站、是基礎，實現商用、讓消費者和行業用戶受益才是王道。從高通的角度來說，先後推出三代驍龍5G數據機及射頻系統，每一代都支持毫米波。很多國內企業已經開始基於高通的晶元打造支持毫米波的智能終端。比如手機廠商一加已經在北美市場推出支持毫米波的智能手機，取得了比較好的市場反饋。再比如，中興等企業也在生產支持毫米波的CPE。未來一段時間，我們將會看到越來越多支持毫米波的終端走進千家萬戶。
從行業的角度來說，我們還需要做出哪些努力？
行業專家表示，要建立覆蓋全球每個角落的寬頻通信網路，消除信號盲點，必須推動寬頻衛星通信和5G毫米波通信這兩件「工具」商用落地。毫米波通信頻譜資源豐富，5G時代選擇使用毫米波頻段，速度就好比單車道升級為十車道。
中國之所以沒有在5G部署初期就大力推進毫米波技術，是因為部署初期需要覆蓋範圍廣、推進速度快、成本更低的建網方式，所以主要聚焦在 Sub-6GHz 技術。但當信號覆蓋基本完備之後，考慮精細化運營和考慮重點地區覆蓋時，一定會用到毫米波技術。只有充分使用毫米波頻譜，中國才能全面釋放 5G 的能力，並從工業互聯網、泛娛樂服務、智能交通、醫療健康、教育等領域的科技變革中進一步受益。
工信部在今年3月發布的《關於推動5G加快發展的通知》中指出，將適時發布部分5G毫米波頻段頻率使用規劃；結合國家頻率規划進度安排，組織開展毫米波設備和性能測試，為5G毫米波技術商用做好儲備。
從運營商的角度來看，中國移動研究院首席專家劉光毅在2019年5G毫米波技術創新研討會上透露，中國移動已完成5G毫米波關鍵技術驗證，計劃在2022年逐步進行5G毫米波商用。
從全球範圍來看，在美國以外，義大利、俄羅斯、韓國、日本、東南亞、澳大利亞、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的計劃。
