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2022/2/28 10:00

5G毫米波——以极致性能,助力卓越网络

C114通信网  李明

C114讯 1月28日技术评论(李明)5G系统在设计阶段便面向6GHz以下和6GHz以上全频段布局,以综合满足网络对容量、覆盖、性能等方面的要求。因此高中低频段协同发展是5G时代重要话题之一。

与早已被业界所熟知和广泛部署的Sub-6GHz频段相比,毫米波可谓移动通信领域未来的一片蓝海。5G时代,由于用户对网络性能和时延更极致的要求,曾经未被充分发掘的沧海遗珠——毫米波逐渐开始受到更多关注。

5G时代毫米波有更大用武之地

频谱是移动通信产业发展的核心资源,而5G低、中、高频段在速度和覆盖范围等方面各有千秋。

低频段特别适合提供广域覆盖;5G中频段(Sub-6GHz)可提供更大容量(100-200兆带宽),中频也是部署MIMO技术的较理想频段;高频段(毫米波) 在24GHz至40GHz之间,毫米波覆盖范围小,但毫米波可提供更宽的频谱、更高的容量以及更低的时延。

5G时代,由于6GHz以下的频谱资源已经相对紧张,很难找到适合5G连续大带宽的频谱,毫米波有了更大的用武之地。

爱立信中国无线标准部总监王小旭在接受C114专访时指出:5G时代毫米波的优势主要有两大关键词:一是极致性能,二是赋能。极致性能方面,毫米波频谱资源更充沛、带宽更大(400-800M甚至更大带宽资源),能够带来更大的网络容量、更高的单用户峰值速率、更好的业务体验;赋能方面,5G目标以赋能千行百业数字化转型为目标,行业应用需要极致的速率、容量和时延,这离不开毫米波技术和相关产品的助力。

国内应用前景亦很广阔

就技术本身而言,与中低频相比,毫米波覆盖范围有限,而且成本也相对较高,但凭借极致性能(超大带宽和超低时延)优势,王小旭认为,毫米波的应用前景十分广阔。

ToC领域,体积小、容量大的毫米波设备在中心商务区、体育馆、机场、车站等热点区域进行有针对性的精细化部署,能够有效提升系统容量及用户体验速率。是运营商应对热点区域容量挑战的重要手段。根据综合测算,毫米波与中频5G协同组网将大幅降低单位比特用户流量的承载成本。此外,毫米波支持FWA(固定无线接入),适合在一些光纤资源欠发达地区以经济高效的方式向家庭或企业提供类光纤互联网传输服务。王小旭进一步指出:中国市场虽然因为光纤资源相对充沛而没有太强烈的FWA需求,但在应急救援、热点事件保障、赛事直播等应用场景,毫米波能够以“游牧”形式作为光纤或铜缆最后一公里的补充,发挥毫米波部署灵活,业务开通便捷的优势。

ToB领域,毫米波面向垂直行业应用可提供高速率、超低时延服务。5G毫米波的低延迟特性将改善监控和视频流/广播,让AR/VR更普及,增强在线游戏体验,同时推动5G智能工厂的发展。例如,爱立信与奥迪合作,基于5G毫米波的URLLC功能进行连接,通过5G控制机械臂来安装汽车方向盘,组装汽车的各个零部件等智能工厂的自动化产线应用,将自动化机器从有线连接中解放出来,大大提高了生产线的灵活性、机动性和效率。

虽然北美等国外市场由于光纤资源不发达FWA需求强烈、初期中低频资源不足等原因而率先商用5G毫米波,而国内则优先部署中低频、后考虑毫米波,但在王小旭看来:“不同国家或地区的5G频谱策略其实是因地制宜,未来也会殊途同归,最近北美开始了中频段5G的部署。毫米波和中低频并不是二选一或对立的关系,而是一个各有所长、长期共存、互为补充、协同发展的关系。因此,国内毫米波应用前景也非常广阔,有着很大的潜力。”

不断攻克技术瓶颈,促进产业成熟

5G商用两年多以来,毫米波产业已经取得了长足进步。GSA数据显示,截至2021年8月,全球已有超过160家运营商投资5G毫米波技术,支持5G毫米波的终端设备已达84款。GSMA则预测,在2021年发布的智能手机中支持毫米波技术的将超100种,相较于2020年有近10倍增长,支持毫米波的FWA CPEs设备也将超50种。

虽然势头良好,前景可期,但毫米波规模商用部署仍然面临诸多挑战。

技术方面,毫米波覆盖范围有限,手、身体、墙体甚至是植被、雨滴都会影响毫米波信号的传播。好在业界已经通过持续技术创新,来攻克毫米波覆盖和信号传输距离瓶颈。例如,通过不断的进行软硬件技术创新,爱立信携手合作伙伴助力运营商NBN在7.3公里的距离上实现了接近1Gbps的5G毫米波传输速度;在国内,在IMT-2020(5G)推进组的指导下,爱立信顺利完成高低频NR-DC外场性能测试,在拉远测试中,在距离基站2.4km公里处下行速率达到1Gbps,在2.6公里处下行峰值速率仍可达到800Mbps,充分体现了爱立信商用毫米波产品业内领先的覆盖性能。

产品方面,爱立信通过在全球毫米波商用网络部署中的实际经验,致力于毫米波设备的轻量化。利用毫米波实现良好覆盖的关键是设备的可部署性,即能够在任何有高速率高容量需求的位置进行部署的能力。从实际部署场景看,毫米波设备经常会部署在屋顶、灯杆,甚至是墙面,因此毫米波设备可部署性尤为关键。爱立信的毫米波产品在具备768个天线矩阵,800兆的工作带宽,超过3G运行带宽的基础上,体积做到了8升,重量仅有8公斤,产品的面积大致相当于11寸的Pad,非常便于部署。

前不久,在IMT-2020(5G)推进组指导下,爱立信首家完成了毫米波OTA性能测试。通过这次测试不仅验证了毫米波设备,对测试设备、信道参数、测试方法、终端芯片等端到端的测试环境都进行了相应的验证,为毫米波在国内的规模商用又迈出积极的一步。

蓄势待发,迈向全频段应用

当前毫米波在全球各地区的发展并不同步,目前国内已经率先商用了Sub-6GHz频段5G网络,5G毫米波也在IMT-2020 (5G)推进组指导下开展技术试验。业界都期待毫米波带来的极致能力为5G后续发展充分赋能,惠及千行百业。

王小旭认为:“毫米波的发展是通信技术迈向全频段应用,包括迈向将来6G的演进不可或缺的环节。部署毫米波网络将有助于进一步提升我国5G网络能力、赋能更多行业应用,并为6G技术演进积累经验、培育产业。国内尽早明确毫米波频谱规划及射频指标,将有助于业界开展有针对性的产品设计及优化。商用部署带来的规模效益也有助于进一步降低毫米波的成本。爱立信愿意携手业界伙伴共同推动整体产业链和生态的成熟,为毫米波在国内规模商用奠定基础。”

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