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2017/11/28 07:50

三大运营商波澜不惊:5G与毫米波的爱恨情仇

C114中国通信网  林想

C114讯 11月28日消息(林想)毫米波5G发展的重要性不可言喻。然而由于产业链薄弱,器件及部署成本较高等问题都亟待解决,让国内的三大运营商对5G毫米波“爱恨交加”。

虽然中国移动已与高通中兴通讯联合试验成功实现毫米波移动化,让毫米波的应用得以真正“照进现实”。但运营商对毫米波的态度依然比较保守,中国联通毫米波应用将滞后于C波段3~5年,中国移动保守预计滞后2年,中国电信则视高频产业进展情况而定。

可以说,“5G这个小鲜肉要去追毫米波这个白富美,还得继续努力。”

让人“爱恨交织”的5G毫米波

毫米波作为无线通信频段使用由来已久。在目前针对5G的标准讨论中,毫米波频段的使用是一个新的热点。

对于毫米波在5G网络中的应用,中国联通网络建设部副总经理马红兵表示:“毫米波的大带宽特性可以用于室内外热点、无线家庭宽带和潜在新的业务形态方面。在室内外热点方面,毫米波反射径丰富,能够满足1Gbps的体验诉求。”

“此外,毫米波还可用于固定无线宽带接入业务,满足典型如4K、8K电视的传输需求,满足市郊居民区的视频需求;开阔环境eMBB业务,满足HD、UHD视频以及图片视频共享等业务,满足场馆、步行街、广场等场景需求;在室内走廊场景中,室内多径反射提升信号强度,相比自由空间传播的信号更强,适合图片、视频浏览共享。”马红兵补充道。

简而言之,在5G网络领域,可以利用毫米波无线电频谱为5G网络提供所需要的带宽,以满足高速的移动网络需求。

据了解,目前已经有不少企业正在为毫米波在5G领域的应用而做技术研发,例如国际联盟mmMAGIC,其正在研究5G毫米波移动无线接入技术,旨在实现5G网络对6GHz及更高频段的使用。该联盟由三星集团为主导,成员企业包括法国电信运营商Orange、西班牙电信公司、爱立信以及国内华为等,此外还有一些欧洲的设备测量企业。

尽管毫米波在5G网络领域十分重要,但是,传统上来说,由于传输损耗较高,且易受建筑、人、植物、甚至是雨滴的阻碍影响,这些较高频率范围不适合于移动宽带服务。由于覆盖率不足且缺乏移动性支持(尤其在非视距环境中),这些问题导致此前毫米波在移动宽带上的应用一直不太可行。

“在中国联通对毫米波传输特性进行的实际场景验证中,毫米波的穿透损耗、树衰损耗、绕射损耗和反射损耗均很明显。具体参数表现为:树衰和树的密度强相关,典型的树衰损失约为17dB;标准多层玻璃穿透损耗约为15dB,标准的混凝土外墙穿透损耗可达到65dB;反射损耗<10dB;绕射损耗>18dB。”马红兵进一步表示,“这些具体参数可以看出,毫米波的整体覆盖能力有限,室外覆盖室内的效果难以实现。”

由于毫米波传输特性与C频段以及3GHz以下频段传输特性存在明显差异,因此毫米波的应用面临重重挑战:产业链薄弱,器件及部署成本较高等问题都亟待解决。这也是中国移动研究院首席科学家易芝玲为什么用“爱恨情仇”来表达对5G毫米波的态度。

据了解,5G刚刚开始,各个用户也开始使用了一些器件,但是国内毫米波器件的市场占有率相对来说比较低,特别是在射频前端部分。

“5G的发展,需要跨界的融合,才能够真正把一些特别是高频段的5G的技术真正推向实用”,东南大学教授尤肖虎则从技术的角度阐述。具体到毫米波,尤肖虎指出,“5G时代,从一开始就要考虑和做器件的来进行协同,和做工艺的进行协同,比如说你没这个工艺的支撑,甚至没有办法把毫米波的天线封装在壁板上或者是芯片上,这是一项非常重要的工艺。如果没有这个工艺的支撑,就没有办法做一个试验系统和演示系统”。

正如中国电信创新中心副主任杨峰义所言,目前高频尤其是毫米波在技术方面还存在很多不成熟的方面,设备与终端产品还未能满足5G高频通信的商用部署要求,目前5G高频通信产品属于阶段性的预研性质或试验性质的机型,因此产业在毫米波芯片及相关的器件的生产、上下游产品的成熟度、降低成本等方面需要进一步的提升。

毫米波应用照进现实

正如易芝玲所预见,“5G这个小鲜肉要去追毫米波这个白富美,还得继续努力。”那到底5G这个小鲜肉如何才能追上毫米波这个白富美呢?

马红兵指出,基于毫米波的广泛应用,中国联通将积极推动毫米波的研究和试验。具体而言,中国联通认为,未来的毫米波的研究与推进计划将分3步走。

近期主要进行面向毫米波的eMBB业务需求及应用研究,毫米波产品形态、关键器件、架构、测试方法研究,5G毫米波关键技术、单站能力验证,以及与全球产业链共同推动WRC19 AI 1.13议题及毫米波频率规划;中期将进行5G高低频混合组网规模试验,5G毫米波典型场景的组网能力验证,以及与全球产业链共同推动WRC19 AI 1.13议题及毫米波频率规划;远期将进行试商用,并根据产业链成熟度和业务需求进行商用部署。

中国电信则一直积极推动高频技术和标准发展,坚持技术和应用两条腿走路。据杨峰义介绍,中国电信密切跟踪高频段的业界进展,与国内制造商、大学一起积极参加863、专项三高频相关的技术、设备研究与实验系统开发工作。在试验方面,中国电信参加了工信部组织的IMT-2020测试中高频段的覆盖和容量的测试工作,主要联合华为、中兴、大唐、爱立信等厂商,并使用26G/28GHz频段,试验主要涵盖了高频室外覆盖、室内覆盖两大场景,初步了解了毫米波的传播特性。

在技术研究方面,杨峰义表示,目前国内IMT-2020对5G高频研究主要集中在eMBB场景,高频段接入网可以通过双连接技术,将控制面锚定在Sub-6GHz频段,保证用户连接的稳定性,与Sub-6GHz频段5G网络共用核心网。此外还可以根据业务发展预测及无线专业对高频组网的部署策略,在站点及光纤光缆规划、前/中/回传承载网络容量及设备规格等方面进行相应前瞻考虑,具备未来5G高频部署时,通过扩容等方式提供所需光纤资源和前/中/回传承载的能力。

而近日一则利好消息提振了产业信心,中国移动与高通、中兴通讯联合试验成功实现毫米波移动化,让毫米波的应用真正“照进现实”。

11月17日,高通、中兴、中国移动完成5G新空口互通,互通演示在中国移动5G联合创新中心实验室进行,测试中使用中兴通讯出品的5G新空口预商用基站和高通的5G新空口终端原型机,二者之间的通讯在3.5GHz频段,并支持100MHz的广带宽。这也是5G新空口在全球的首次成功互通。

同日,三家宣布完成了首例TD-LTE商用芯片终端的千兆速率的商用演示,在采用目前业界下行12流极限传输条件下,单UE峰值速率接近850Mbps,进一步实现了用户体验5G化。

“未来随着手机产业链逐步成熟,室内外热点宽带业务(eMBB)也是高频的主要应用。办公室/住宅区(室内场景)、体育场/露天集会(室外场景)、商场/火车站等密集场景,医疗器械互联,IDC机房互联,工业互联网应用等均会成为高频技术的主要应用方面。”杨峰义对毫米波的未来应用充满信心。

具体到时间节点上,中国联通毫米波应用将滞后于C波段3~5年,中国移动保守预计滞后2年。“毫米波应用的未来的道路很长,险滩、沼泽挺多的。”易芝玲透露,“中国移动在毫米波的5G上面的试验计划还处于第一个阶段。”

此外,杨峰义指出,中国电信5G高频计划投入、部署范围以及商用规模将根据未来的市场需求、业务发展以及产业链成熟度具体确定。“中国电信未来的5G规划,高频段商用将在5G发展的第二阶段。中国电信计划在2017-2018年开展5G实验室和外场测试,2019年开展试商用部署,2020年首先在Sub-6GHz频段实现规模商用。第二阶段将待高频产业进展具备条件后,再针对典型应用场景启用高频段。5G高频段应用可定位为无线回传以及室内外热点地区eMBB高容量应用。”

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