毫米波對(duì)5G發(fā)展的重要性不可言喻。然而由于產(chǎn)業(yè)鏈薄弱，器件及部署成本較高等問(wèn)題都亟待解決，讓國(guó)內(nèi)的三大運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G毫米波“愛(ài)恨交加”。

雖然中國(guó)移動(dòng)則聯(lián)合高通、中興通訊聯(lián)合試驗(yàn)成功實(shí)現(xiàn)毫米波移動(dòng)化，讓毫米波的應(yīng)用真正“照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”。但運(yùn)營(yíng)商對(duì)毫米波的態(tài)度依然比較保守，中國(guó)聯(lián)通毫米波應(yīng)用將滯后于C波段3~5年，中國(guó)移動(dòng)保守預(yù)計(jì)滯后2年，中國(guó)電信則視高頻產(chǎn)業(yè)進(jìn)展情況而定。

可以說(shuō)，“5G這個(gè)小鮮肉要去追毫米波這個(gè)白富美，還得繼續(xù)努力。”

讓人“愛(ài)恨交織”的5G毫米波

毫米波做為無(wú)線通信頻段使用由來(lái)已久。在目前針對(duì)5G的標(biāo)準(zhǔn)討論中，毫米波頻段的使用是一個(gè)新的熱點(diǎn)。

對(duì)于毫米波在5G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部副總經(jīng)理馬紅兵表示：“毫米波的大帶寬特性可以用于室內(nèi)外熱點(diǎn)、無(wú)線家庭寬帶和潛在新的業(yè)務(wù)形態(tài)方面。在室內(nèi)外熱點(diǎn)方面，毫米波反射徑豐富，能夠滿足1Gbps的體驗(yàn)訴求。”

“此外，毫米波還可用于固定無(wú)線寬帶接入業(yè)務(wù)，滿足典型如4K、8K電視的傳輸需求，滿足市郊居民區(qū)的視頻需求；開(kāi)闊環(huán)境eMBB業(yè)務(wù)，滿足HD、UHD視頻以及圖片視頻共享等業(yè)務(wù)，滿足場(chǎng)館、步行街、廣場(chǎng)等場(chǎng)景需求；在室內(nèi)走廊場(chǎng)景中，室內(nèi)多徑反射提升信號(hào)強(qiáng)度，相比自由空間傳播的信號(hào)更強(qiáng)，適合圖片、視頻瀏覽共享。”馬紅兵補(bǔ)充道。

簡(jiǎn)而言之，在5G網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，可以利用毫米波無(wú)線電頻譜為5G網(wǎng)絡(luò)提供所需要的帶寬，以滿足高速的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求。

據(jù)了解，目前已經(jīng)有不少企業(yè)正在為毫米波在5G領(lǐng)域的應(yīng)用而做技術(shù)研發(fā)，例如國(guó)際聯(lián)盟mmMAGIC，其正在研究5G毫米波移動(dòng)無(wú)線接入技術(shù)，旨在實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)6GHz及更高頻段的使用。該聯(lián)盟由三星集團(tuán)為主導(dǎo)，成員企業(yè)包括法國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商O(píng)range、西班牙電信公司、愛(ài)立信以及國(guó)內(nèi)華為等，此外還有一些歐洲的設(shè)備測(cè)量企業(yè)。

盡管毫米波在5G網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域十分重要，但是，傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，由于傳輸損耗較高，且易受建筑、人、植物、甚至是雨滴的阻礙影響，這些較高頻率范圍不適合于移動(dòng)寬帶服務(wù)。由于覆蓋率不足且缺乏移動(dòng)性支持(尤其在非視距環(huán)境中)，這些問(wèn)題導(dǎo)致此前毫米波在移動(dòng)寬帶上的應(yīng)用一直不太可行。

“在中國(guó)聯(lián)通對(duì)毫米波傳輸特性進(jìn)行的實(shí)際場(chǎng)景驗(yàn)證中，毫米波的穿透損耗、樹(shù)衰損耗、繞射損耗和反射損耗均很明顯。具體參數(shù)表現(xiàn)為：樹(shù)衰和樹(shù)的密度強(qiáng)相關(guān)，典型的樹(shù)衰損失約為17dB；標(biāo)準(zhǔn)多層玻璃穿透損耗約為15dB，標(biāo)準(zhǔn)的混凝土外墻穿透損耗可達(dá)到65dB；反射損耗<10dB；繞射損耗>18dB。”馬紅兵進(jìn)一步表示，“這些具體參數(shù)可以看出，毫米波的整體覆蓋能力有限，室外覆蓋室內(nèi)的效果難以實(shí)現(xiàn)。”

由于毫米波傳輸特性與C頻段以及3GHz以下頻段傳輸特性存在明顯差異，因此毫米波的應(yīng)用面臨重重挑戰(zhàn)：產(chǎn)業(yè)鏈薄弱，器件及部署成本較高等問(wèn)題都亟待解決。這也是中國(guó)移動(dòng)研究院首席科學(xué)家易芝玲為什么用“愛(ài)恨情仇”來(lái)表達(dá)對(duì)5G毫米波的態(tài)度。

據(jù)了解，5G剛剛開(kāi)始，各個(gè)用戶(hù)也開(kāi)始使用了一些器件，但是國(guó)內(nèi)毫米波器件的市場(chǎng)占有率相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低，特別是在射頻前端部分。

“5G的發(fā)展，需要跨界的融合，才能夠真正把一些特別是高頻段的5G的技術(shù)真正推向?qū)嵱?rdquo;，東南大學(xué)教授尤肖虎則從技術(shù)的角度闡述。具體到毫米波，尤肖虎指出，“5G時(shí)代，從一開(kāi)始就要考慮和做器件的來(lái)進(jìn)行協(xié)同，和做工藝的進(jìn)行協(xié)同，比如說(shuō)你沒(méi)這個(gè)工藝的支撐，甚至沒(méi)有辦法把毫米波的天線封裝在壁板上或者是芯片上，這是一項(xiàng)非常重要的工藝。如果沒(méi)有這個(gè)工藝的支撐，就沒(méi)有辦法做一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)和演示系統(tǒng)”。

正如中國(guó)電信創(chuàng)新中心副主任楊峰義所言，目前高頻尤其是毫米波在技術(shù)方面還存在很多不成熟的方面，設(shè)備與終端產(chǎn)品還未能滿足5G高頻通信的商用部署要求，目前5G高頻通信產(chǎn)品屬于階段性的預(yù)研性質(zhì)或試驗(yàn)性質(zhì)的機(jī)型，因此產(chǎn)業(yè)在毫米波芯片及相關(guān)的器件的生產(chǎn)、上下游產(chǎn)品的成熟度、降低成本等方面需要進(jìn)一步的提升。

毫米波應(yīng)用照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

正如易芝玲所預(yù)見(jiàn)，“5G這個(gè)小鮮肉要去追毫米波這個(gè)白富美，還得繼續(xù)努力。”那到底5G這個(gè)小鮮肉如何才能追上毫米波這個(gè)白富美呢？

馬紅兵指出，基于毫米波的廣泛應(yīng)用，中國(guó)聯(lián)通將積極推動(dòng)毫米波的研究和試驗(yàn)。具體而言，中國(guó)聯(lián)通認(rèn)為，未來(lái)的毫米波的研究與推進(jìn)計(jì)劃將分3步走。

近期主要進(jìn)行面向毫米波的eMBB業(yè)務(wù)需求及應(yīng)用研究，毫米波產(chǎn)品形態(tài)、關(guān)鍵器件、架構(gòu)、測(cè)試方法研究，5G毫米波關(guān)鍵技術(shù)、單站能力驗(yàn)證，以及與全球產(chǎn)業(yè)鏈共同推動(dòng)WRC19 AI 1.13議題及毫米波頻率規(guī)劃；中期將進(jìn)行5G高低頻混合組網(wǎng)規(guī)模試驗(yàn)，5G毫米波典型場(chǎng)景的組網(wǎng)能力驗(yàn)證，以及與全球產(chǎn)業(yè)鏈共同推動(dòng)WRC19 AI 1.13議題及毫米波頻率規(guī)劃；遠(yuǎn)期將進(jìn)行試商用，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行商用部署。

中國(guó)電信則一直積極推動(dòng)高頻技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，堅(jiān)持技術(shù)和應(yīng)用兩條腿走路。據(jù)楊峰義介紹，中國(guó)電信密切跟蹤高頻段的業(yè)界進(jìn)展，與國(guó)內(nèi)制造商、大學(xué)一起積極參加863、專(zhuān)項(xiàng)三高頻相關(guān)的技術(shù)、設(shè)備研究與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作。在試驗(yàn)方面，中國(guó)電信參加了工信部組織的IMT-2020測(cè)試中高頻段的覆蓋和容量的測(cè)試工作，主要聯(lián)合華為、中興、大唐、愛(ài)立信等廠商，并使用26G/28GHz頻段，試驗(yàn)主要涵蓋了高頻室外覆蓋、室內(nèi)覆蓋兩大場(chǎng)景，初步了解了毫米波的傳播特性。

在技術(shù)研究方面，楊峰義表示，目前國(guó)內(nèi)IMT-2020對(duì)5G高頻研究主要集中在eMBB場(chǎng)景，高頻段接入網(wǎng)可以通過(guò)雙連接技術(shù)，將控制面錨定在Sub-6GHz頻段，保證用戶(hù)連接的穩(wěn)定性，與Sub-6GHz頻段5G網(wǎng)絡(luò)共用核心網(wǎng)。此外還可以根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè)及無(wú)線專(zhuān)業(yè)對(duì)高頻組網(wǎng)的部署策略，在站點(diǎn)及光纖光纜規(guī)劃、前/中/回傳承載網(wǎng)絡(luò)容量及設(shè)備規(guī)格等方面進(jìn)行相應(yīng)前瞻考慮，具備未來(lái)5G高頻部署時(shí)，通過(guò)擴(kuò)容等方式提供所需光纖資源和前/中/回傳承載的能力。

而近日一則利好消息提振了產(chǎn)業(yè)信心，中國(guó)移動(dòng)則聯(lián)合高通、中興通訊聯(lián)合試驗(yàn)成功實(shí)現(xiàn)毫米波移動(dòng)化，讓毫米波的應(yīng)用真正“照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”。

11月17日，高通、中興、中國(guó)移動(dòng)完成5G新空口互通，互通演示在中國(guó)移動(dòng)5G聯(lián)合創(chuàng)新中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，測(cè)試中使用中興通訊出品的5G新空口預(yù)商用基站和高通的5G新空口終端原型機(jī)，二者之間的通訊在3.5GHz頻段，并支持100MHz的廣帶寬。這也是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商用芯片終端的千兆速率的商用演示，在采用目前業(yè)界下行12流極限傳輸條件下，單UE峰值速率接近850Mbps，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)體驗(yàn)5G化。

“未來(lái)隨著手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟，室內(nèi)外熱點(diǎn)寬帶業(yè)務(wù)(eMBB)也是高頻的主要應(yīng)用。辦公室/住宅區(qū)（室內(nèi)場(chǎng)景）、體育場(chǎng)/露天集會(huì)（室外場(chǎng)景）、商場(chǎng)/火車(chē)站等密集場(chǎng)景，醫(yī)療器械互聯(lián)，IDC機(jī)房互聯(lián)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等均會(huì)成為高頻技術(shù)的主要應(yīng)用方面。”楊峰義對(duì)毫米波的未來(lái)應(yīng)用充滿信心。

具體到時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，中國(guó)聯(lián)通毫米波應(yīng)用將滯后于C波段3~5年，中國(guó)移動(dòng)保守預(yù)計(jì)滯后2年。“毫米波應(yīng)用的未來(lái)的道路很長(zhǎng)，險(xiǎn)灘、沼澤挺多的。”易芝玲透露，“中國(guó)移動(dòng)在毫米波的5G上面的試驗(yàn)計(jì)劃還處于第一個(gè)階段。”

此外，楊峰義指出，中國(guó)電信5G高頻計(jì)劃投入、部署范圍以及商用規(guī)模將根據(jù)未來(lái)的市場(chǎng)需求、業(yè)務(wù)發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)鏈成熟度具體確定。“中國(guó)電信未來(lái)的5G規(guī)劃，高頻段商用將在5G發(fā)展的第二階段。中國(guó)電信計(jì)劃在2017-2018年開(kāi)展5G實(shí)驗(yàn)室和外場(chǎng)測(cè)試，2019年開(kāi)展試商用部署，2020年首先在Sub-6GHz頻段實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用。第二階段將待高頻產(chǎn)業(yè)進(jìn)展具備條件后，再針對(duì)典型應(yīng)用場(chǎng)景啟用高頻段。5G高頻段應(yīng)用可定位為無(wú)線回傳以及室內(nèi)外熱點(diǎn)地區(qū)eMBB高容量應(yīng)用。”