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5G

我国应用5G毫米波将创收超过1000亿美元

随着5G在全球大规模商用落地,具有丰富资源频率的毫米波开始展露巨大商业价值,成为近日召开的2021MWC上海的最大热点和看点。据GSMA及相关市调机构预测,5G毫米波预计将在2035年之前对全球GDP做出5650亿美元的贡献,占5G总贡献的25%。

“2021年起,全球各个国家通信频谱将向更高频谱延伸,毫米波将迎来全球范围内的大发展。”在2021MWC上海“5G毫米波+体育大会”上,上海诺基亚贝尔首席技术官常疆表示。从本次大会可以窥见,5G毫米波正向更多市场扩展。与此同时,横亘在其发展前方的技术桎梏也在被逐一击破。

5G毫米波迎来全球范围大发展

不同于早已被业界熟知的Sub-6GHz 5G频段,毫米波是移动通信领域久久未经开垦的“蛮荒之地”,在有高密度覆盖、低时延传输、高精度定位等需求的场景中具有突出优势。

上海诺基亚贝尔首席技术官常疆在会上回顾,北美国家的毫米波产业起步较早,2017年—2018年毫米波主要用于打通FWA(固定无线接入)的“最后一公里”;2019年全球5G部署加速铺开,运营商主要以4GHz~8GHz的C波段部署5G网络;随着业务对带宽需求的不断增加,2021年起,全球各个国家通信频谱将向26GHz等更高频谱延伸,毫米波将迎来全球范围内的大发展。

GSMA及相关市调机构数据显示,5G毫米波预计将在2035年之前对全球GDP做出5650亿美元的贡献,占5G总贡献的25%。那么,5G毫米波主要在哪些应用场景中释放价值?

中国联通网络技术研究院副院长迟永生表示,5G毫米波基于不同需求定位新能力,为三大应用场景带来新动能,包括在体育场馆、交通枢纽、旅游景点、机场等人员密集的C端(个人消费端)热点场景覆盖;多层公寓、郊区独栋、商业区的H端(家用场景)固定无线接入;与边缘计算、AI结合,为工厂、园区、码头等B端(企业消费)场景提供大容量高速率+本地化的定制专网服务。

从C端用例来看,2020超级碗、美国银行体育场等世界重大体育赛事场馆成了5G毫米波的重要用武之地。“在可容纳数万人的美国国家橄榄球联盟体育馆内,基于5G毫米波技术,仅用15个天线扇区就几乎能覆盖全部座位区域,全部楼层的下行链路吞吐量超过700Mbps,10%以上的边缘区吞吐量超过100Mbps。”高通公司中国区研发负责人徐晧说。

Omdia分析师SethWallis Jones预测,到2030年,全球将有70%的体育场馆采用毫米波技术,实现更高水平的内容制作,从不同角度为用户提供视频内容。

在本次大会的5G毫米波展区,中国联通、高通、华为、OPPO、爱立信、上海诺基亚贝尔、紫金山实验室等参展商带来5G毫米波CPE速率演示、5G+AR雪景拍照、5G混合现实智慧雪场、5G自由视角/多视角赛事直播、360°全景高帧率视频传输等应用场景演示。以5G自由视角/多视角赛事直播为例,借助高清直播摄像机和运动员头盔实时拍摄上传的多角度画面,自由视角直播可360°自主滑动选择视角观看比赛,还可放大比赛细节;多视角直播则可同时观看赛场上运动员和裁判员等各方反应,而且画面达到帧同步无时延。

“其实相比C端,B端更能释放5G毫米波技术的巨大潜力,需要牢牢把握。”华为公司无线产品线毫米波总裁鲍祥英说。数据显示,2034年之前,预计在中国使用5G毫米波频段所带来的经济收益将达到1040亿美元,其中垂直行业领域中的制造业和水电等公用事业占贡献总数的62%,专业服务和金融服务占12%,信息通信和贸易占10%。

当前,我国正积极开拓5G高频新空口,以高质量、定制化的姿态服务B端用户,实现行业物联。按照中国IMT-2020(5G)推进组的统筹规划,中国将分三个阶段推进5G毫米波的试验工作:2019年重点验证5G毫米波关键技术和系统特性;2020年重点验证5G毫米波基站和终端的功能、性能和互操作;2020到2021年开展典型场景应用验证。

常疆在展望中国的5G部署时指出,中国正采用700MHz、2.6GHz、3.5GHz等中低频和26GHz高频的蛋糕分层式覆盖。中国有望在2022年具备毫米波规模商用的能力,以SA为基础部署毫米波网络对运营商来说会是比较理想的选择。

技术短板正逐一攻克

5G毫米波因为频段高、传播损耗高、绕射和衍射能力弱,覆盖相对受限,这是5G毫米波通信系统面临的最大挑战。根据中国联通的实测结果,5G毫米波的穿透损耗远高于Sub-6GHz,同时恶劣天气如雨、雪、雾等对毫米波的传播也有不利影响。

“由于这些桎梏,使得早期业界对5G毫米波产生了误解,以为它只能够实现视距传输和固定传输。随着自回传和信号穿透等技术不断演进,‘连续覆盖’的老大难问题得到解决,‘高频’和‘广覆盖’这两块鱼和熊掌终能兼得。”爱立信东北亚区网络产品线部门总监吴日平指出。

2020年12月,意大利电信、爱立信和高通技术公司使用26GHz频段的毫米波频谱,将5G技术应用于固定无线接入。在距站点6.5公里的场景下,测得1Gbps的下行速率和700Mbps的上行速率,创造了超宽带远距离传输速度的纪录。

据高通公司中国区研发负责人徐晧介绍,首先,5G毫米波通过先进的波束赋形技术增加EIRP(等效全向辐射功率),提升覆盖能力,能够轻松实现数百米的信号传输,缓解路径损耗问题。这项技术不仅通过仿真实验得到了验证,而且在外场测试和商用部署中也得到了充分检验。其次,在5G标准化中,5G毫米波波束管理成为5G毫米波标准化的工作重点,其中包括波束搜索、波束跟踪以及波束切换等,使5G毫米波系统能在部分方向信号受到遮挡的情况下迅速捕捉新波束并动态地实施波束切换。最后,半导体材料和封装技术的进步也推动着5G毫米波技术快速发展,可将大规模阵列天线和射频链路整合成性价比更高的RFIC(相位阵列射频器件),从硬件上为5G毫米波系统提供强大支持。

据吴日平介绍,此前,毫米波技术多应用于军事、科技领域,在通信领域应用较少,甚至毫米波曾经一度被认为是不可能用于移动无线通信的。除了超远覆盖、载波聚合等毫米波技术本身难以攻克,设备的尺寸和重量更成为毫米波技术可部署性的掣肘。因此未来5G毫米波产业发展演进,关键是要解决设备轻小化的问题,让毫米波设备越轻越好、越小越好,能够在最合适的位置有能力部署。

“如今,我们不能仅仅着眼于毫米波,而是高频段,因为如今的中低频乃至未来的毫米波,总有一天还会面临‘拥挤’。因此运营商、终端厂商、设备商等整个产业链携起手来培育完善的产业生态,做毫米波以外(6G和太赫兹)的技术拓展。对此,产业要形成一个通用的架构,承载所有波段,这样不仅可以很好地保护运营商的投资,还可以很快地支持这些新的频段。”徐晧说。

责任编辑:赵强


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