隨著5G在全球大規模商用落地，具有豐富資源頻率的毫米波開始展露巨大商業價值，成為近日召開的2021MWC上海的最大熱點和看點。據GSMA及相關市調機構預測，5G毫米波預計將在2035年之前對全球GDP做出5650億美元的貢獻，占5G總貢獻的25%。
“2021年起，全球各個國家通信頻譜將向更高頻譜延伸，毫米波將迎來全球范圍內的大發展。”在2021MWC上海“5G毫米波+體育大會”上，上海諾基亞貝爾首席技術官常疆表示。從本次大會可以窺見，5G毫米波正向更多市場擴展。與此同時，橫亙在其發展前方的技術桎梏也在被逐一擊破。
5G毫米波迎來全球范圍大發展
不同于早已被業界熟知的Sub-6GHz 5G頻段，毫米波是移動通信領域久久未經開墾的“蠻荒之地”，在有高密度覆蓋、低時延傳輸、高精度定位等需求的場景中具有突出優勢。
上海諾基亞貝爾首席技術官常疆在會上回顧，北美國家的毫米波產業起步較早，2017年—2018年毫米波主要用于打通FWA（固定無線接入）的“最后一公里”；2019年全球5G部署加速鋪開，運營商主要以4GHz~8GHz的C波段部署5G網絡；隨著業務對帶寬需求的不斷增加，2021年起，全球各個國家通信頻譜將向26GHz等更高頻譜延伸，毫米波將迎來全球范圍內的大發展。
GSMA及相關市調機構數據顯示，5G毫米波預計將在2035年之前對全球GDP做出5650億美元的貢獻，占5G總貢獻的25%。那么，5G毫米波主要在哪些應用場景中釋放價值？
中國聯通網絡技術研究院副院長遲永生表示，5G毫米波基于不同需求定位新能力，為三大應用場景帶來新動能，包括在體育場館、交通樞紐、旅游景點、機場等人員密集的C端（個人消費端）熱點場景覆蓋；多層公寓、郊區獨棟、商業區的H端（家用場景）固定無線接入；與邊緣計算、AI結合，為工廠、園區、碼頭等B端（企業消費）場景提供大容量高速率+本地化的定制專網服務。
從C端用例來看，2020超級碗、美國銀行體育場等世界重大體育賽事場館成了5G毫米波的重要用武之地。“在可容納數萬人的美國國家橄欖球聯盟體育館內，基于5G毫米波技術，僅用15個天線扇區就幾乎能覆蓋全部座位區域，全部樓層的下行鏈路吞吐量超過700Mbps，10%以上的邊緣區吞吐量超過100Mbps。”高通公司中國區研發負責人徐晧說。
Omdia分析師SethWallis Jones預測，到2030年，全球將有70%的體育場館采用毫米波技術，實現更高水平的內容制作，從不同角度為用戶提供視頻內容。
在本次大會的5G毫米波展區，中國聯通、高通、華為、OPPO、愛立信、上海諾基亞貝爾、亨通、紫金山實驗室等參展商帶來5G毫米波CPE速率演示、5G+AR雪景拍照、5G混合現實智慧雪場、5G自由視角/多視角賽事直播、360°全景高幀率視頻傳輸等應用場景演示。以5G自由視角/多視角賽事直播為例，借助高清直播攝像機和運動員頭盔實時拍攝上傳的多角度畫面，自由視角直播可360°自主滑動選擇視角觀看比賽，還可放大比賽細節；多視角直播則可同時觀看賽場上運動員和裁判員等各方反應，而且畫面達到幀同步無時延。
“其實相比C端，B端更能釋放5G毫米波技術的巨大潛力，需要牢牢把握。”華為公司無線產品線毫米波總裁鮑祥英說。數據顯示，2034年之前，預計在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經濟收益將達到1040億美元，其中垂直行業領域中的制造業和水電等公用事業占貢獻總數的62%，專業服務和金融服務占12%，信息通信和貿易占10%。
當前，我國正積極開拓5G高頻新空口，以高質量、定制化的姿態服務B端用戶，實現行業物聯。按照中國IMT-2020（5G）推進組的統籌規劃，中國將分三個階段推進5G毫米波的試驗工作：2019年重點驗證5G毫米波關鍵技術和系統特性；2020年重點驗證5G毫米波基站和終端的功能、性能和互操作；2020到2021年開展典型場景應用驗證。
常疆在展望中國的5G部署時指出，中國正采用700MHz、2.6GHz、3.5GHz等中低頻和26GHz高頻的蛋糕分層式覆蓋。中國有望在2022年具備毫米波規模商用的能力，以SA為基礎部署毫米波網絡對運營商來說會是比較理想的選擇。
技術短板正逐一攻克
5G毫米波因為頻段高、傳播損耗高、繞射和衍射能力弱，覆蓋相對受限，這是5G毫米波通信系統面臨的最大挑戰。根據中國聯通的實測結果，5G毫米波的穿透損耗遠高于Sub-6GHz，同時惡劣天氣如雨、雪、霧等對毫米波的傳播也有不利影響。
“由于這些桎梏，使得早期業界對5G毫米波產生了誤解，以為它只能夠實現視距傳輸和固定傳輸。隨著自回傳和信號穿透等技術不斷演進，‘連續覆蓋’的老大難問題得到解決，‘高頻’和‘廣覆蓋’這兩塊魚和熊掌終能兼得。”愛立信東北亞區網絡產品線部門總監吳日平指出。
2020年12月，意大利電信、愛立信和高通技術公司使用26GHz頻段的毫米波頻譜，將5G技術應用于固定無線接入。在距站點6.5公里的場景下，測得1Gbps的下行速率和700Mbps的上行速率，創造了超寬帶遠距離傳輸速度的紀錄。
據高通公司中國區研發負責人徐晧介紹，首先，5G毫米波通過先進的波束賦形技術增加EIRP（等效全向輻射功率），提升覆蓋能力，能夠輕松實現數百米的信號傳輸，緩解路徑損耗問題。這項技術不僅通過仿真實驗得到了驗證，而且在外場測試和商用部署中也得到了充分檢驗。其次，在5G標準化中，5G毫米波波束管理成為5G毫米波標準化的工作重點，其中包括波束搜索、波束跟蹤以及波束切換等，使5G毫米波系統能在部分方向信號受到遮擋的情況下迅速捕捉新波束并動態地實施波束切換。最后，半導體材料和封裝技術的進步也推動著5G毫米波技術快速發展，可將大規模陣列天線和射頻鏈路整合成性價比更高的RFIC（相位陣列射頻器件），從硬件上為5G毫米波系統提供強大支持。
據吳日平介紹，此前，毫米波技術多應用于軍事、科技領域，在通信領域應用較少，甚至毫米波曾經一度被認為是不可能用于移動無線通信的。除了超遠覆蓋、載波聚合等毫米波技術本身難以攻克，設備的尺寸和重量更成為毫米波技術可部署性的掣肘。因此未來5G毫米波產業發展演進，關鍵是要解決設備輕小化的問題，讓毫米波設備越輕越好、越小越好，能夠在最合適的位置有能力部署。
“如今，我們不能僅僅著眼于毫米波，而是高頻段，因為如今的中低頻乃至未來的毫米波，總有一天還會面臨‘擁擠’。因此運營商、終端廠商、設備商等整個產業鏈攜起手來培育完善的產業生態，做毫米波以外（6G和太赫茲）的技術拓展。對此，產業要形成一個通用的架構，承載所有波段，這樣不僅可以很好地保護運營商的投資，還可以很快地支持這些新的頻段。”徐晧說。