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5G毫米波劃定意味著什么?

2019-12-13 21:32   23次瀏覽

在埃及沙姆沙伊赫召開的2019年世界無線電通信大會(WRC-19)落下帷幕,來自165個成員國約3400名代表達成多項協議,并就5G移動業務、下一代衛星和高空空中電臺技術關鍵參數達成一致,至此,5G的毫米波頻譜之爭終于暫告一段落。國際電信聯盟(ITU)最終為5G毫米波頻段“擴容”,具體包括24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2GHz 和66-71GHz。

在移動通信發展的30年間,毫米波因其傳播距離短,穿透性差等缺點一直被視為移動通信的“荒蕪之地”,但隨著技術的進步與5G的到來,毫米波的有頻譜寬、穩定性高、方向性好等優勢也逐漸被移動行業發現與利用,并且,5G時代,給予移動行業足夠與合適的5G頻譜將是賦能長期的社會經濟效益的重要抓手,也為5G未來持續發展指明了方向。

無毫米波,不5G

根據3GPP協議規定,5G網絡主要使用兩段頻率: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)。業界對6GHz以下頻段已非常熟悉,當前4G LTE網絡都運行于該頻段。對于毫米波則相對陌生,但在5G網絡的建設過程中,毫米波技術的推進將會是關鍵。

據了解,毫米波帶來了大帶寬和高速率。基于sub 6GHz頻段的4G LTE蜂窩系統可使用的帶寬是100MHz,數據速率不超過1Gbps。而在毫米波頻段,可使用的帶寬是400MHz,數據速率高達10Gbps甚至更高。在5G時代,這樣的帶寬表現才能滿足用戶對特定場景的需求。

另外,毫米波本身的頻譜資源也更為豐富。30GHz之內的頻譜資源已被各個運營商、機構瓜分殆盡,此時未經開墾的毫米波就留給了運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量來補償高頻路徑損耗,而又不會增加天線陣列的尺寸。

因此,毫米波對5G發展的重要性不可言喻。在5G網絡領域,移動行業可以利用毫米波無線電頻譜為5G網絡提供所需要的帶寬,以滿足高速的移動網絡需求。根據GSMA報告,在5G毫米波所帶來的創新服務推動下,到2034年中國將占亞太地區2120億美元經濟增長額的53%。

“24.75-27.5GHz, 37-42.5GHz是中國主推的毫米波頻段,并一直推動在此頻段進行測試和試驗,非常高興在此次WRC大會就毫米波頻段以及中國關注的頻段達成共識。”中國移動研究院首席科學家易芝玲表示,目前,5G基于毫米波的技術標準已經完成,包括基于混合天線架構的波束管理流程等,此次頻段的確定,減少了毫米波商用頻段的不確定性,對后續各國家在相應頻段的測試和商用都會起到有效地推動作用。

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

多方面仍需補足

與前幾代通信技術相比,5G將擁有更快的移動寬帶速度和更低的時延,同時也將充分發揮物聯網的潛力。從自動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模經濟,以加速在全球范圍內交付創新與價格合理的5G服務。以制造業、交通運輸、醫療保健和教育等為代表的行業也都將從中受益。

通過全球劃分26GHz,40GHz和66GHz范圍內的毫米波頻率,需要依靠幾乎瞬時傳送大量數據的創新5G服務將變為可能。其中包括虛擬和增強現實應用程序,工業機器人的遠程控制,自動駕駛汽車以及娛樂服務,例如在幾秒鐘內下載4K電影。

易芝玲表示,毫米波在未來可能會帶來室內超高速率數據傳輸的場景,這樣也可能會帶來一些上層業務應用的創新,包括基于XR的教育、電影、游戲等業務,相關的產業相應的也會有很大的收益。

GSMA大中華區公共政策總經理關舟表示,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互聯網,娛樂服務和智能交通領域的標準以及更好的醫療保健和教育中進一步受益,從而改善其居民的生活并改變其工業并創造更多發展新動能。

關舟認為,5G毫米波有望繼續加強中國的數字基礎設施,尤其是考慮到其全面展開的經濟轉型進程,為創新型驅動的經濟創造新動能。5G加上毫米波頻譜可幫助釋放低時延、數據密集型應用的潛力,這些應用可以為各種行業和用例帶來變革。

然而,毫米波在通信中應用,5G是首次應用于蜂窩通信,之前都是用于點對點中繼或室內WLAN為主,在蜂窩通信中應用,需要的產業鏈與點對點傳輸會有所不同,包括對性能的需求,處理能力不會完全一致的,所以很多方面需要完善。

易芝玲指出,毫米波相對于低頻段,整體產業鏈完善程度還不足夠,包括器件的成熟度等,還需要進一步推動整體產業鏈成熟。中國目前重點關注于sub 6GHz的5G商用,在這個窗口期,國內的毫米波上下游產業應該盡快技術積累,縮小與國外頂尖水平的差距,同時,3GPP對于52.6GHz以上通信標準在R17中準備立項,這部分頻率的通信標準還沒有完成,也需要推動完成。另外,在什么樣的應用場景下能充分發揮毫米波的優勢,降低劣勢,也是整個行業要充分論證的。

“一段新的頻譜從劃分到真正的商用一般會需要7到10年,從國際電聯劃分到相關產業研究到最后的商用需要時間很長。”關舟表示,從長期來看,特別是在超高速率,高帶寬的需求上,毫米波的應用是很難取代的。低段和中段頻譜,例如700MHz,2.6GHz和C波段在覆蓋方面會有優勢,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,毫米波發展雖面臨許多挑戰與瓶頸,但是業界均對其發展抱有極大希望。關舟表示,隨著5G越來越廣泛應用之后,現有的一些頻譜,特別是低段頻譜,在長期來看也會被重耕為5G頻譜,保證例如廣覆蓋的要求。

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