5G毫米波劃定意味著什么？

黨博文

11月22日，在埃及沙姆沙伊赫召開的2019年世界無線電通信大會(huì)（WRC-19）落下帷幕，來自165個(gè)成員國約3400名代表達(dá)成多項(xiàng)協(xié)議，并就5G移動(dòng)業(yè)務(wù)、下一代衛(wèi)星和高空空中電臺(tái)技術(shù)關(guān)鍵參數(shù)達(dá)成一致，至此，5G的毫米波頻譜之爭終于暫告一段落。國際電信聯(lián)盟（ITU）最終為5G毫米波頻段“擴(kuò)容”，具體包括24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2GHz 和66-71GHz。

在移動(dòng)通信發(fā)展的30年間，毫米波因其傳播距離短，穿透性差等缺點(diǎn)一直被視為移動(dòng)通信的“荒蕪之地”，但隨著技術(shù)的進(jìn)步與5G的到來，毫米波的頻譜寬、穩(wěn)定性高、方向性好等優(yōu)勢逐漸被移動(dòng)行業(yè)發(fā)現(xiàn)與利用，并且，5G時(shí)代，給予移動(dòng)行業(yè)足夠與合適的5G頻譜將是賦能長期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的重要抓手，也為5G未來持續(xù)發(fā)展指明了方向。

5G建設(shè)核心

根據(jù)3GPP協(xié)議規(guī)定，5G網(wǎng)絡(luò)主要使用兩段頻率：FR1頻段和FR2頻段。FR1頻段的頻率范圍是450MHz-6GHz，又稱sub 6GHz頻段;FR2頻段的頻率范圍是24.25GHz-52.6GHz，通常被稱為毫米波（mmWave）。業(yè)界對(duì)6GHz以下頻段已非常熟悉，當(dāng)前4G LTE網(wǎng)絡(luò)都運(yùn)行于該頻段。對(duì)于毫米波則相對(duì)陌生，但在5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)過程中，毫米波技術(shù)的推進(jìn)將會(huì)是關(guān)鍵。

據(jù)了解，毫米波帶來了大帶寬和高速率。基于sub 6GHz頻段的4G LTE蜂窩系統(tǒng)可使用的最大帶寬是100MHz，數(shù)據(jù)速率不超過1Gbps。而在毫米波頻段，可使用的最大帶寬是400MHz，數(shù)據(jù)速率高達(dá)10Gbps甚至更高。在5G時(shí)代，這樣的帶寬表現(xiàn)才能滿足用戶對(duì)特定場景的需求。

另外，毫米波本身的頻譜資源也更為豐富。30GHz之內(nèi)的頻譜資源已被各個(gè)運(yùn)營商、機(jī)構(gòu)瓜分殆盡，此時(shí)未經(jīng)開墾的毫米波就留給了運(yùn)營商廣闊的資源空間。更重要的是，載波頻率的提高意味著天線的變小，這意味著可以通過增加天線數(shù)量來補(bǔ)償高頻路徑損耗，而又不會(huì)增加天線陣列的尺寸。

因此，毫米波對(duì)5G發(fā)展的重要性不可言喻。在5G網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，移動(dòng)行業(yè)可以利用毫米波無線電頻譜為5G網(wǎng)絡(luò)提供所需要的帶寬，以滿足高速的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求。根據(jù)GSMA報(bào)告，在5G毫米波所帶來的創(chuàng)新服務(wù)推動(dòng)下，到2034年中國將占亞太地區(qū)2120億美元經(jīng)濟(jì)增長額的53%。

“24.75-27.5GHz， 37-42.5GHz是中國主推的毫米波頻段，并一直推動(dòng)在此頻段進(jìn)行測試和試驗(yàn)，非常高興在此次WRC大會(huì)就毫米波頻段以及中國關(guān)注的頻段達(dá)成共識(shí)?！敝袊苿?dòng)研究院首席科學(xué)家易芝玲表示，目前，5G基于毫米波的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完成，包括基于混合天線架構(gòu)的波束管理流程等，此次頻段的確定，減少了毫米波商用頻段的不確定性，對(duì)后續(xù)各國家在相應(yīng)頻段的測試和商用都會(huì)起到有效的推動(dòng)作用。

易芝玲同時(shí)指出，相對(duì)于低頻段，毫米波的覆蓋性能較差，在5G商用部署初期，尤其在中國，主要還會(huì)聚焦在Sub6GHz的頻段（重點(diǎn)是2.6GHz和3.5GHz）。

多方面仍需補(bǔ)足

與前幾代通信技術(shù)相比，5G將擁有更快的移動(dòng)寬帶速度和更低的時(shí)延，同時(shí)也將充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的潛力。從自動(dòng)駕駛汽車到智能城市和空中光纖，5G將成為未來通信的核心。毋庸置疑，WRC-19為5G確定了全球統(tǒng)一的附加毫米波頻段。這些新頻段的全球劃分將有助于釋放規(guī)模經(jīng)濟(jì)，以加速在全球范圍內(nèi)交付創(chuàng)新與價(jià)格合理的5G服務(wù)。以制造業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療保健和教育等為代表的行業(yè)也都將從中受益。

通過全球劃分26GHz，40GHz和66GHz范圍內(nèi)的毫米波頻率，需要依靠幾乎瞬時(shí)傳送大量數(shù)據(jù)的創(chuàng)新5G服務(wù)將變?yōu)榭赡?。其中包括虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序，工業(yè)機(jī)器人的遠(yuǎn)程控制，自動(dòng)駕駛汽車以及娛樂服務(wù)，例如在幾秒鐘內(nèi)下載4K電影。

易芝玲表示，毫米波在未來可能會(huì)帶來室內(nèi)超高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍?，這樣也可能會(huì)帶來一些上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的創(chuàng)新，包括基于XR的教育、電影、游戲等業(yè)務(wù)，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)相應(yīng)的也會(huì)有很大的收益。

GSMA大中華區(qū)公共政策總經(jīng)理關(guān)舟表示，只有通過毫米波頻譜的使用，中國才能全面釋放5G的能力并由此從例如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、娛樂服務(wù)和智能交通領(lǐng)域的最高標(biāo)準(zhǔn)以及更好的醫(yī)療保健和教育中進(jìn)一步受益，從而改善其居民的生活并改變其工業(yè)并創(chuàng)造更多發(fā)展新動(dòng)能。

關(guān)舟認(rèn)為，5G毫米波有望繼續(xù)加強(qiáng)中國的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是考慮到其全面展開的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型進(jìn)程，為創(chuàng)新型驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造新動(dòng)能。5G加上毫米波頻譜可幫助釋放低時(shí)延、數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的潛力，這些應(yīng)用可以為各種行業(yè)和用例帶來變革。

然而，毫米波在通信中應(yīng)用，5G是首次應(yīng)用于蜂窩通信，之前都是用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)中繼或室內(nèi)WLAN為主，在蜂窩通信中應(yīng)用，需要的產(chǎn)業(yè)鏈與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸會(huì)有所不同，包括對(duì)性能的需求，處理能力不會(huì)完全一致的，所以很多方面需要完善。

易芝玲指出，毫米波相對(duì)于低頻段，整體產(chǎn)業(yè)鏈完善程度還不足夠，包括器件的成熟度等，還需要進(jìn)一步推動(dòng)整體產(chǎn)業(yè)鏈成熟。中國目前重點(diǎn)關(guān)注于sub 6GHz的5G商用，在這個(gè)窗口期，國內(nèi)的毫米波上下游產(chǎn)業(yè)應(yīng)該盡快技術(shù)積累，縮小與國外頂尖水平的差距，與此同時(shí)，3GPP對(duì)于52.6GHz以上通信標(biāo)準(zhǔn)在R17中準(zhǔn)備立項(xiàng)，這部分頻率的通信標(biāo)準(zhǔn)還沒有完成，也需要推動(dòng)完成。另外，在什么樣的應(yīng)用場景下能充分發(fā)揮毫米波的優(yōu)勢，降低劣勢，也是整個(gè)行業(yè)要充分論證的。

“一段新的頻譜從劃分到真正的商用一般會(huì)需要7到10年，從國際電聯(lián)劃分到相關(guān)產(chǎn)業(yè)研究到最后的商用需要時(shí)間很長?！标P(guān)舟表示，從長期來看，特別是在超高速率、高帶寬的需求上，毫米波的應(yīng)用是很難被取代的。低段和中段頻譜，例如700MHz、2.6GHz和C波段在覆蓋方面會(huì)有優(yōu)勢，但是在超高帶寬、高速率方面，跟毫米波相比還是有差距。

因此，毫米波發(fā)展雖面臨許多挑戰(zhàn)與瓶頸，但是業(yè)界在對(duì)其發(fā)展抱有極大希望。關(guān)舟表示，在5G越來越廣泛應(yīng)用之后，現(xiàn)有的一些頻譜，特別是低段頻譜，在長期來看也會(huì)被重耕為5G頻譜，保證例如廣覆蓋的要求。