截至2020年12月，我國已開通5G基站超過71.8萬個，5G網(wǎng)絡(luò)已覆蓋全國地級以上城市及重點縣市。后續(xù)5G基站建設(shè)數(shù)量將不再是唯一重點，5G網(wǎng)絡(luò)重點將由提高覆蓋范圍向提升服務(wù)質(zhì)量推進。5G毫米波使用更高的頻率，實現(xiàn)更快的速率，具備更大的系統(tǒng)容量和更強的業(yè)務(wù)能力，在需要補“忙”的地區(qū)優(yōu)先部署，實現(xiàn)深度覆蓋，能夠有力支撐5G和各行各業(yè)的數(shù)字化發(fā)展的需求。我國發(fā)展5G毫米波政策支持力度大、實際應(yīng)用場景多、市場空間大多等多個優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)的產(chǎn)品化進度也基本和國際同步，有望繼續(xù)引領(lǐng)5G毫米波的發(fā)展。
毫米波補齊5G中低頻短板
頻率資源豐富、帶寬極大。相較于5G Sub-6 GHz頻段，毫米波具有更豐富的頻譜資源，是5G網(wǎng)絡(luò)提供千兆連接能力的主要方式。5G毫米波網(wǎng)絡(luò)可輕易實現(xiàn)Gbps級別的峰值吞吐率，5G Sub-6GHz網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率比4G LTE快5倍，而5G毫米波網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率與5G Sub-6 GHz相比又快了4倍，平均速率高達900Mbps，峰值速率超過2Gbps。這一結(jié)果是在400MHz帶寬實現(xiàn)的，未來使用800MHz帶寬將有望得到更好的結(jié)果。
易與波束賦形技術(shù)結(jié)合。5G毫米波的頻段高、波長短，使其在設(shè)計和部署上有空間優(yōu)勢，適合與波束賦形技術(shù)相結(jié)合，增強性能并降低干擾。波束賦形技術(shù)能夠在單根天線功率很低的情況下，依然提供很好的信號質(zhì)量。由于波長較短，5G毫米波設(shè)備的天線陣列可在有限尺寸空間內(nèi)放置更多天線陣子，特別是5G毫米波基站的天線陣子數(shù)量可以達到256、512甚至更多，因此無論上行下行均可獲得極大波束賦形增益。受益于波束賦形技術(shù)，5G毫米波信號通信距離大幅增強，可以用于短距傳輸和室內(nèi)熱點覆蓋之外的更多場景。
可實現(xiàn)極低時延。5G網(wǎng)絡(luò)是以時隙為單位調(diào)度數(shù)據(jù)的，空口時隙長度越短，意味著5G網(wǎng)絡(luò)在物理層的時延越小。5G毫米波系統(tǒng)空口時隙長度最小可至0.125ms，是目前主流5G中低頻系統(tǒng)的1/4。因此，5G毫米波系統(tǒng)比5G中低頻系統(tǒng)空口時延顯著降低，是滿足5G空口時延小于1ms的有力保證，可實現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、云游戲、實時云計算等URLLC(高可靠低時延)業(yè)務(wù)的質(zhì)量承諾。
可支持密集小區(qū)部署。與5G中低頻系統(tǒng)不同的是，5G毫米波系統(tǒng)通過波束賦形技術(shù)不但可提高目標對象信號增益，還可利用波束定向的特點將信號能量聚焦在特定方向來減小對其它非目標對象的干擾，保證鄰近鏈路或者鄰近小區(qū)通信質(zhì)量。因此，與5G中低頻系統(tǒng)相比，5G毫米波系統(tǒng)更容易實現(xiàn)密集小區(qū)部署。這使得5G毫米波系統(tǒng)很適合在大型場所如會議室、音樂會、體育館、地鐵站等人口密集區(qū)域進行部署。
可進行高精度定位。5G毫米波波束窄、方向性好，有極高的空間分辨力。同時由于信號傳輸周期小、時間精度高，5G毫米波有望實現(xiàn)厘米級的定位，即使和全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)相比也有精度和速度上的優(yōu)勢。尤其在衛(wèi)星導航信號較弱的室內(nèi)環(huán)境，5G毫米波的定位能力將發(fā)揮更為重要的作用，能夠在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物流運輸、車聯(lián)網(wǎng)、交通樞紐、大型場館和園區(qū)等應(yīng)用場景提供快速高精度定位服務(wù)。
設(shè)備集成度高。相對于Sub-6 GHz，5G毫米波元器件的尺寸要小得多，5G毫米波設(shè)備更容易小型化和微型化。當5G毫米波規(guī)模商用后，相關(guān)元器件成本會大大降低，在專業(yè)設(shè)備、可穿戴設(shè)備、智能零部件等領(lǐng)域5G毫米波集成度高的優(yōu)勢意味著廣闊的應(yīng)用前景。另外，5G毫米波基站也具有體積小、重量輕、易安裝的優(yōu)勢，有利于打造一個綠色、高效和方便部署的5G毫米波網(wǎng)絡(luò)。
我國毫米波發(fā)展生態(tài)完善
從國家政策層面來看，2020年3月，工信部發(fā)布《關(guān)于推動5G加快發(fā)展的通知》，文中提到“適時發(fā)布部分5G毫米波頻段頻率使用規(guī)劃，組織開展毫米波設(shè)備和性能測試，為5G毫米波技術(shù)商用做好準備”，國家倡導運營商、終端設(shè)備商等為毫米波的商用做好準備，毫米波在國內(nèi)的發(fā)展充滿機遇。
從標準層面上來看，針對5G毫米波的技術(shù)標準演進正逐步得到完善。目前3GPP已經(jīng)完成了Rel-15、Rel-16兩個版本的5G標準，均支持工作在毫米波頻段，Rel-15和Rel-16標準中，中國廠商分別占比了全部項目的30%和40%，均位列世界第一。
從產(chǎn)品層面上來看，產(chǎn)業(yè)鏈上眾多廠商正在不斷完善技術(shù)方案，推動5G毫米波生態(tài)的繁榮。關(guān)鍵零部件方面，南京宇都通信推出首個5G微基站射頻芯片YD9601，打破了國外壟斷，且成本大幅下降;中國電科38所發(fā)布了一款高性能毫米波芯片及模組，刷新了當前全球毫米波封裝天線最遠探測距離的紀錄;米亞光科技毫米波T/R組件水平目前居于國內(nèi)領(lǐng)先地位;碩貝德毫米波射頻前端芯片已實現(xiàn)從24GHz到43GHz全頻段覆蓋的技術(shù)突破。基站方面，華為、中興均已推出了毫米波基站產(chǎn)品，中興通訊的毫米波基站系統(tǒng)已完成全球首家毫米波OTA測試，驗證了5G毫米波基站和終端的功能、性能一擊互操作。終端方面，小米11、iQOO 7、vivo X60 Pro+等均搭載了支持5G毫米波通信的射頻系統(tǒng)。
在應(yīng)用層面上來看，2021年MWC上海展上，中國聯(lián)通聯(lián)合GSMA設(shè)立的5G毫米波展區(qū)，全面展示了5G+8K廣播級視頻上下行傳輸、5G混合現(xiàn)實智慧雪場、5G毫米波全景體驗、5G全視角賽事服務(wù)和自由視角賽事直播等多樣化應(yīng)用場景。中國聯(lián)通將率先在北京冬奧會試應(yīng)用5G毫米波技術(shù)，為觀眾、媒體轉(zhuǎn)播者、賽事組織者和運動員、裁判員等提供優(yōu)質(zhì)的觀賽體驗和完備的服務(wù)保障。
