世界各地推出的5G大多依賴于中頻段頻譜,只有極少數(shù)例外。即便進入2022年,即便業(yè)內(nèi)普遍認為毫米波具有潛力,但是在移動通信應用中還需要克服艱巨的技術挑戰(zhàn)。因此,在5G發(fā)展的前期(如2019年和2020年),人們對于毫米波技術的應用前景一直保持著懷疑態(tài)度。不過,在2021年12月的“驍龍技術峰會”上,高通演示了位于夏威夷和新澤西的兩部智能手機之間的實時8KHDR視頻通話,并實現(xiàn)了非常清晰的視頻質量。正是基于極高的上行速率,這樣的高清視頻串流才能實現(xiàn),而這個演示是基于5G毫米波連接實現(xiàn)的,由此可見,毫米波在支持基于視頻的豐富應用方面具有廣闊前景。當然,從技術上講,這本身也是意料之中的事。與此同時,我們中國市場對毫米波的態(tài)度也一直很積極。實際上,以5G為代表的新一代信息技術創(chuàng)新活躍,成為推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級的重要驅動,對于經(jīng)濟社會高質量發(fā)展具有重要意義。決策層就多次指出,要加快5G網(wǎng)絡等新型基礎設施建設,豐富5G技術應用場景。實際上業(yè)內(nèi)很清楚,在中國5G建設過程中,最先得到發(fā)展的是5G基礎建設的核心部分,也就是5G基站。在消費終端,智能手機為主的市場也得到蓬勃發(fā)展。從相關數(shù)據(jù)可知,中國不僅處于全球5G建設絕對領先位置,5G基站全球占比更超70%,5G終端全球占比更是達到80%。所以在2022年,作為5G發(fā)展路徑中的又一個核心布局,即毫米波產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,成為產(chǎn)業(yè)端又一個核心議題。
技術的必然性是肯定的
在上文提到的2021年末的驍龍技術峰會上,高通全新一代8系移動平臺——驍龍8Gen1發(fā)布。全新一代驍龍8移動平臺集成的驍龍X65是全球首個符合3GPPRelease-16規(guī)范的5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng),能夠支持最高達10Gpbs的下行速率。一般而言,如果只使用Sub-6GHz的300MHz帶寬(3個載波),驍龍X65支持的速率能夠達到6Gbps至7.5Gbps之間。且只使用毫米波頻段的800MHz帶寬,驍龍X65能夠支持高達7Gbps以上的傳輸速率。而基于毫米波頻段的800MHz帶寬加上Sub-6GHz頻段的100MHz帶寬,驍龍X65能夠實現(xiàn)10Gbps的傳輸速率。
作為5G毫米波領域的領先企業(yè),高通已經(jīng)推出了四代驍龍5G調(diào)制解調(diào)器及射頻系統(tǒng),正從第1代的驍龍X50,到之后的驍龍X55、驍龍X60再到驍龍X65,高通每一代解決方案都支持5G毫米波。自2019年起,美國市場已經(jīng)推出了支持5G毫米波的終端,無論在圣迭戈還是美國的其他地方都能體驗到5G毫米波的高速連接。
值得一提的是,驍龍X65不僅能夠支持高達10Gps的極高速率,還支持超低時延和超高可靠連接,而后者對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用和企業(yè)5G專網(wǎng)而言至關重要。實際上,毫米波頻段(24GHz及以上)既能滿足高流量、高網(wǎng)速的需求,又能保持5G服務的性能與質量,作用尤為關鍵。特別是,毫米波可以作為一種有效的解決方案,來滿足增強型移動數(shù)據(jù)服務的需求,還可以適用于一些新型用例,而這些用例如果使用其他頻譜的話,將會非常有挑戰(zhàn)或者成本高昂。
從更具體的技術角度來說,毫米波當前主要應用場景是固定無線接入(FWA)場景,隨著技術的不斷成熟未來可應用于eMBB場景。未來要實現(xiàn)毫米波eMBB業(yè)務,產(chǎn)業(yè)鏈需要從如下三大技術方向上發(fā)力:首先,持續(xù)提升毫米波基站的等效全向輻射功率。其次,高低頻CA(Carrier Aggregation,載波聚合)技術使能毫米波頻譜與sub6G頻譜深度協(xié)同。再者,采用Multi-TRP(Multiple Transmission Reception Point)技術大幅提升毫米波連接的魯棒性和可靠性,從而大幅提升移動場景以及被遮擋場景下的用戶體驗。
比如,我們經(jīng)常提到當前工業(yè)領域是5G應用發(fā)揮重要作用的主場景,而毫米波的出現(xiàn)提供了一個契機。以工業(yè)制造為例,5G毫米波達到光纖級的大帶寬和低時延,可以替代現(xiàn)在工廠里的有線以太網(wǎng),對工業(yè)制造的靈活性提供更大的支持。在重新設備生產(chǎn)線的時候,無須修改有線網(wǎng)絡,就能實現(xiàn)工廠的重構,更加快速地實現(xiàn)生產(chǎn)。5G毫米波還能在許多工業(yè)場景里提高工人工作安全性。在一些危險的工業(yè)場景,例如高壓電輸變電線路的運維,可以通過機器人上的高清相機來實現(xiàn)巡查,而只有5G毫米波的帶寬,才能傳輸超清畫面,滿足中控室通過畫面檢查設備運營情況的要求,這個應用大大提高巡查效率,實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
另外,在工業(yè)領域方面,我們還可以以5G毫米波配合機器人運作為例。我們知道,在部署5G毫米波網(wǎng)絡的智慧工廠里,工業(yè)機器人需要獲得光纖級的帶寬和時延支持,并且工業(yè)機器人無須調(diào)整網(wǎng)絡布線,即能快速實現(xiàn)生產(chǎn)線的重新部署,提高了工廠的靈活性,讓工廠實現(xiàn)柔性制造,以應對更加多變的市場需求。
在家庭應用場景方面,回家的路上可以通過5G毫米波連接家中設備,提前開啟各種智能化家居設備。此外,5G機器人還能在醫(yī)療健康、養(yǎng)老、教育、安全等領域發(fā)揮重要作用。
除了賦能千行百業(yè),毫米波還有一個明顯的優(yōu)勢便是成本。我們之所以從3G、4G到5G發(fā)展這么快,就是因為成本,能讓運營商積極地擁抱下一代技術。盡管從單機成本看,3G到5G每代演進成本加了一兩倍,但是它的速率加了10到20倍,這使得每比特的成本大大下降。
中國毫米波發(fā)展關鍵年
當然,毫米波在移動通信應用中還需要克服幾個艱巨的技術挑戰(zhàn):與低頻段信號相比,毫米波信號的傳輸距離較短;容易受到樹木和其他障礙物的干擾而衰減;難以穿透混凝土建筑墻體。然而,移動數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長凸顯了毫米波頻段的優(yōu)勢,因為毫米波比其他任何頻段都能提供更多的容量和帶寬。
除美國外,目前日本也已經(jīng)部署了5G毫米波網(wǎng)絡,并推出了支持5G毫米波連接的智能終端。此外,全球其他國家和地區(qū)也開始部署5G毫米波,韓國和澳大利亞也已經(jīng)完成了5G毫米波頻譜拍賣,在歐洲毫米波頻譜拍賣已經(jīng)展開。
與美國、日本等國家相比,中國尚未向運營商提供毫米波頻譜進行商業(yè)部署。目前中國的5G頻段為中頻段及低頻段。雖然目前還沒有確定分配給運營商的時間表,但是人們已經(jīng)意識到,毫米波頻譜將會深刻影響中國的5G機遇。與此同時,中國移動、中國聯(lián)通和中國電信正在開試驗,為5G毫米波大規(guī)模示范應用做好準備。
我們之前提到,在toC領域,傳統(tǒng)的視頻和直播業(yè)務體驗得到升級,同時出現(xiàn)了一些新業(yè)務,比如360°自由視角視頻,AR/VR以及云游戲等,這些業(yè)務的發(fā)展對網(wǎng)絡能力的要求從幾十兆到幾百兆,甚至Gbps。我們常說,人們對未來美好生活的追求和向往是無止境的,所以個人業(yè)務未來逐漸會向交互式、沉浸式體驗發(fā)展,比如全息通信。單用戶體驗要求也將高達1~10Gbps。有不少專家此前就多次表示,隨著我國5G網(wǎng)絡建設規(guī)模推進,5G網(wǎng)絡規(guī)模覆蓋已逐步完善,5G正在逐漸走向下半場,這一階段的主要任務將是擴大5G的需求應用,而5G毫米波大帶寬、低時延等特性,將在未來助力千行百業(yè)完成行業(yè)數(shù)字化轉型。
畢竟,毫米波具有大容量、大帶寬等天然優(yōu)勢,不僅能滿足人流密集區(qū)域的網(wǎng)絡容量需求,還可以為自動控制、VR/AR、檢測等業(yè)務提供支撐,有望在5G網(wǎng)絡部署中發(fā)揮重要作用。我們的工信部高度重視5G毫米波的發(fā)展,在2022年會有更多組織、儲備和推動產(chǎn)業(yè)成熟的舉措。
比如,依托新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)重大專項,支持5G毫米波關鍵技術研究和產(chǎn)品研發(fā)攻關,著力提升我國5G毫米波技術產(chǎn)業(yè)能力。并且,組織愛立信、華為、中興、高通、聯(lián)發(fā)科等國內(nèi)外系統(tǒng)、芯片企業(yè),聯(lián)合開展5G毫米波技術試驗,解決技術難題,驗證產(chǎn)品性能。同時,國家層面還協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)界各方就5G毫米波的載波帶寬、幀結構等關鍵參數(shù)達成一致,已經(jīng)奠定了很好的基礎。目前,主流廠商已經(jīng)陸續(xù)立啟動了單載波帶寬為200M的5G毫米波設備的研發(fā)和測試工作。
可以說,在此之前,在各方的共同努力下,我國5G毫米波發(fā)展已經(jīng)取得積極成效。但在產(chǎn)品研發(fā)、應用場景探索等方面仍存在一定挑戰(zhàn),需要產(chǎn)業(yè)界繼續(xù)努力,這也是2022年需要重點發(fā)力的地方。
如加強技術攻關,夯實5G毫米波產(chǎn)業(yè)基礎。圍繞個人用戶及垂直行業(yè)需求,技術研究、產(chǎn)品研發(fā)等各項工作,持續(xù)優(yōu)化波束管理等關鍵技術,進一步提升5G毫米波產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性,持續(xù)推進5G毫米波技術試驗,進一步暢通系統(tǒng)、芯片、終端等產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié),加速5G毫米波產(chǎn)業(yè)鏈的熟悉。
在此前提下,挖掘應用場景,助力5G毫米波商用落地。聚焦工業(yè)、交通、傳媒等重點行業(yè),加速5G毫米波在室內(nèi)展館、室外場館、高人流街區(qū)等典型場景的應用演示和驗證,探索可推廣、可復制的網(wǎng)絡部署模式、商業(yè)運營模式,積極拓展5G毫米波應用場景,與Sub-6G形成有效的互補。
當然,堅持開放合作,營造互利共贏的產(chǎn)業(yè)生態(tài)也很重要。5G的快速發(fā)展是產(chǎn)業(yè)界共同努力的結果,要積極開展跨行業(yè)、跨領域的溝通交流。深化各方在5G毫米波技術創(chuàng)新、應用探索等方面的合作,緊密跟蹤全球5G毫米波發(fā)展態(tài)勢,吸收國際先進經(jīng)驗,加強雙邊多邊協(xié)作,共同營造優(yōu)勢互補、互利共贏的良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
后記
隨著5G的蓬勃發(fā)展,結合AI和云計算等前沿技術的能力,各個領域都會因新技術而受益,屆時5G網(wǎng)絡連接將像電力一樣隨處可用。按照這個方向,毫米波支持下的5G在2022年將幫助賦能全新商業(yè)模式、全新服務和全新收入來源。另外,5G毫米波是5G向6G發(fā)展歷程之中的必經(jīng)之路,是目前一個非常重要的發(fā)展方向。如果運營商在2022年還低估毫米波的作用,將來提供5G服務時就有可能陷入競爭劣勢。我們中國的決策層當然非常看重利用5G來推動經(jīng)濟增長,所以已經(jīng)在制定明確的計劃為移動服務分配毫米波頻段。隨著5G毫米波解決方案不斷擴大規(guī)模,實現(xiàn)更廣泛的經(jīng)濟效益,2022年及之后將會出現(xiàn)更加豐富的消費者設備和裝置可供選擇,從而進一步降低部署成本,帶來更多物美價廉的設備,推動5G毫米波更加普及。