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5G扩展,为何不能忽视毫米波频段部署?

2020年07月09日 11:13 次阅读

2020年6月,我们刚刚庆祝完中国5G商用部署一周年的里程碑。

全球5G发展按下快进键,预计5G运营商将从年初的62家,激增到今年年底的170家,中国各大运营商基站将从目前的28万站,激增到年底的60万站。预计5G产业带动中国的直接产出,将从2020年的4840亿元,增加到2025年的3.3万亿元。

5G扩展,网络、终端、应用全面开花推动产业繁荣

作为全球5G产业链上重要的芯片供应商,高通对于全球5G发展的观察颇具参考价值。高通总裁安蒙在6月30日的GSMA大会上做了《5G:让世界更具弹性》的主题演讲,笔者从中总结了5G商用的四大亮点信息:

5G扩展,为何不能忽视毫米波频段部署?

1、在短短一年多的时间里,超过60家运营商已经部署了5G网络,另有320多家运营商正在投资5G。全球5G部署不仅包括Sub-6GHz频段,还包括毫米波频段。

2、预计到2022年,5G手机出货量将达到7.5亿部。2023年,全球5G连接数预计将超过10亿,这比4G获得同样连接数的速度整整快了2年。2025年,全球5G连接数将达到30亿。

3、频谱是5G释放潜能的关键,5G需要覆盖低频段、中频段和高频段的大量频谱资源。Ookla旗下Speedtest应用基于400MHz带宽的大量用户测试表明,毫米波的平均速率是Sub-6GHz网络的4倍。除了投资中频频段和重耕低频频段,全球120家运营商也正在投资毫米波。

4、5G应用的多元化时代开启。5G连接将变革生产力,并将成为未来工作的代名词。84%的组织将可能继续实行部分居家办公或远程办公。5G超可靠低时延特性能够支持工业遥控,推动未来制造业的变革。5G将支持企业在港口、表计行业和智慧城市的众多领域部署企业专网。5G还将支持交通运输和物流业与智能网联汽车、农业、公共安全等领域相结合。

与此同时,刚刚冻结的R16将5G大幅扩展至全新服务、频谱和部署模式,包括免许可频谱、企业专网、工业物联网等等。R16包括的全新5G规范将在传统移动宽带服务之外的广泛领域开启全新5G机遇,这对整个移动产业和更广泛的生态系统具有重要的里程碑意义。可以说,R16从技术标准演进的角度,为5G的加速扩展势头提供了有力的推动。

5G扩展,为何不能忽视毫米波频段部署?

虽有挑战,毫米波频段部署迎来重大机遇

安蒙重点谈到的高中低频频谱资源的充分利用,是5G网络部署的趋势之一;同时,高频毫米波的成熟也为5G时代的诸多新用例创造了条件。比如,移动运营商可使用毫米波频谱进行室内部署,室内毫米波专网能够为企业、场馆和交通枢纽等室内环境带来数千兆比特速率、超低时延和极大容量。再比如,毫米波支持的固定无线接入可以替代传统宽带,直接向家庭提供高速互联网连接。

就毫米波带来的经济价值而言,根据GSMA今年发布报告的预测,到2034年,在中国使用毫米波频段所带来的经济收益将产生约1040亿美元的效应,大约占亚太地区毫米波频段预估贡献值的一半。

目前我们看到,毫米波在速率和容量上已经展现巨大优势。只有毫米波 + Sub-6GHz的5G网络与持续演进的4G网络组合在一起,才能构成一张完整的各项性能出众的网络。

毫米波已经成为一项业经验证的技术。全球领先的网络洞察及测试机构Ookla,通过其旗下Speedtest应用帮助大量用户进行连接性能评估测试,最终总结的数据结果是:搭载骁龙移动平台的5G毫米波终端峰值速率超过2Gbps,平均下载速率超过900Mbps(相当于5G中频段频谱速率的4倍以上)。而更令人兴奋的数据是——目前已经有超过120家运营商对毫米波进行了投资,将其引入5G部署——这说明整个移动行业正在加速部署毫米波。

5G毫米波最大的优势是带宽而不是覆盖,毫米波频段从24GHz一直到100GHz,适合热点地区的覆盖,比如地铁站、体育场馆或者音乐厅等人流量超大的地区,使用5G毫米波基站覆盖峰值速率会有明显提升。毫米波的24.25-27.5GHz,27.5-29.5GHz频段拥有海量带宽,比目前正在使用3G/4G带宽多25倍,毫米波通过大带宽还可实现数千兆级数据速率,支持在密集空间重用,解决重点区域承载问题,同时还具备低时延的特性,可以满足更多领域的需求。

5G扩展,为何不能忽视毫米波频段部署?

5G的部署,尤其是毫米波的部署并不容易,业界面临许多挑战。例如,在5G商用之前,毫米波的覆盖范围非常有限。在5G时代,通过先进的波束成形技术,高通能够实现超过150米的毫米波传输。这项技术不仅通过仿真实验得到了验证,而且在外场测试中也得到了验证,意味着毫米波能够实现与现有热点和小基站的共址。

此外,高通先后推出了三代毫米波天线模组,在非常紧凑的尺寸中集成了天线、射频前端、收发器。一部手机可以采用多个这样的毫米波模组,不仅满足智能手机紧凑纤薄的设计需求,同时满足功耗需求并提供最大化的性能。一个比较有意思的外场测试可以验证这样的结果,在搭建毫米波网络之后,先将手机固定在无人机上,遥控无人机在园区内穿梭飞行。在高通先进波束管理算法的支持下,手机仍然能够保持高速网络连接。

5G扩展,为何不能忽视毫米波频段部署?

毫米波在技术和商业化方面的诸多障碍,高通给出了解决方案。高通不仅提供调制解调器,还提供端到端的系统设计,在很多关键技术方面都建立了先进的原型系统,对其实际性能进行验证。科技创新是前站、是基础,实现商用、让消费者和行业用户受益才是王道。从高通的角度来说,先后推出三代骁龙5G调制解调器及射频系统,每一代都支持毫米波。很多国内企业已经开始基于高通的芯片打造支持毫米波的智能终端。比如手机厂商一加已经在北美市场推出支持毫米波的智能手机,取得了比较好的市场反馈。再比如,中兴等企业也在生产支持毫米波的CPE。未来一段时间,我们将会看到越来越多支持毫米波的终端走进千家万户。

从行业的角度来说,我们还需要做出哪些努力?

行业专家表示,要建立覆盖全球每个角落的宽带通信网络,消除信号盲点,必须推动宽带卫星通信和5G毫米波通信这两件“工具”商用落地。毫米波通信频谱资源丰富,5G时代选择使用毫米波频段,速度就好比单车道升级为十车道。

中国之所以没有在5G部署初期就大力推进毫米波技术,是因为部署初期需要覆盖范围广、推进速度快、成本更低的建网方式,所以主要聚焦在 Sub-6GHz 技术。但当信号覆盖基本完备之后,考虑精细化运营和考虑重点地区覆盖时,一定会用到毫米波技术。只有充分使用毫米波频谱,中国才能全面释放 5G 的能力,并从工业互联网、泛娱乐服务、智能交通、医疗健康、教育等领域的科技变革中进一步受益。

工信部在今年3月发布的《关于推动5G加快发展的通知》中指出,将适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划;结合国家频率规划进度安排,组织开展毫米波设备和性能测试,为5G毫米波技术商用做好储备。

从运营商的角度来看,中国移动研究院首席专家刘光毅在2019年5G毫米波技术创新研讨会上透露,中国移动已完成5G毫米波关键技术验证,计划在2022年逐步进行5G毫米波商用。

从全球范围来看,在美国以外,意大利、俄罗斯、韩国、日本、东南亚、澳大利亚、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的计划。

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发表于 2019-10-22 17:52 1115次阅读
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85106D毫米波网络分析仪系统产品概述

The Keysight Technologies 85106D millimeter-wave network analyzer system extends the performance of the 85...
发表于 2019-10-12 10:54 299次阅读
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使用毫米波模块的PSG频率扩展

Easy frequency extension to 110 GHz using Keysight's 83550 series Millimeter-Wave Source Modules...
发表于 2019-09-19 06:05 309次阅读
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TI毫米波雷达硬件系统架构简要说明

本文为 TI 毫米波雷达系统架构概述,主要介绍芯片的硬件部分,包括 xWR1xx 子系统、接口和内部模块。此外,还对 m...
发表于 2019-09-17 09:05 4451次阅读
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RF射频设计有哪些要求?

在高通(CSR)的蓝牙芯片方案中,RF部分布局与所有RF系统一样,QCC302x\3x  QCC512X系统中组...
发表于 2019-09-12 09:05 2011次阅读
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5G相关核心产业链有哪些?

化合物半导体在通讯射频领域主要用于功率放大器、射频开关、滤波器等器件中。砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)和...
发表于 2019-09-11 11:51 3366次阅读
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什么是Ka频段和X频段应用的GaN功率放大器?

移动应用、基础设施与国防应用中核心技术与 RF 解决方案的领先供应商 Qorvo®, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)今...
发表于 2019-09-11 11:51 2431次阅读
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