我國迎來微波通信可使用頻段調(diào)整，毫米波的“黃金時代”到了?
1月初，工業(yè)和信息化部發(fā)布了《關(guān)于微波通信系統(tǒng)頻率使用規(guī)劃調(diào)整及無線電管理有關(guān)事項的通知》(以下簡稱《通知》)，對我國微波通信系統(tǒng)頻率使用規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
《通知》中提出，調(diào)整后微波通信系統(tǒng)可使用頻段為：4500-4800MHz、7125-7725MHz、7725-8500MHz、10.7-11.7GHz、12.75-13.25GHz、14.5-15.35GHz、21.2-23.6GHz 和 71-76GHz / 81-86GHz。
順應(yīng)我國微波通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形勢新要求，結(jié)合微波通信系統(tǒng)應(yīng)用的新場景新模式，通過新增毫米波頻段大帶寬微波通信系統(tǒng)頻率使用規(guī)劃、優(yōu)化中低頻段既有微波通信系統(tǒng)頻率和波道帶寬、調(diào)整微波波道配置與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌等方式，進(jìn)一步滿足5G基站等高容量信息傳輸(微波回傳)場景需求，并為我國5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及未來6G等預(yù)留了頻譜資源，更好滿足微波通信等無線電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需要。
此外，《通知》還明確了頻率使用許可權(quán)限和使用率要求。微波通信鏈路涉及三個及以上省(區(qū)、市)以及跨境微波通信系統(tǒng)，由國家無線電管理機(jī)構(gòu)實施頻率使用許可;其他情形由各地?zé)o線電管理機(jī)構(gòu)實施頻率使用許可。使用微波通信系統(tǒng)頻段占用度不得低于 80%，年時間占用度不得低于 60%。
《通知》將于今日起正式施行。
5G下半場，毫米波走進(jìn)現(xiàn)實
在調(diào)整后的可用頻段規(guī)劃中，可以看到“71-76GHz / 81-86GHz”赫然在列，而眾所周知，毫米波(mmWave)是波長約為1-10毫米、頻率范圍為30-300GHz的電磁波，因此，可以預(yù)見的是，在今后幾年中，毫米波將會是發(fā)揮及完善5G網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的一個重要方向。
在4G和5G之前，移動通信很少對高頻率頻譜進(jìn)行利用，而隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，諸如AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量和用戶數(shù)呈現(xiàn)指數(shù)增長的井噴態(tài)勢，對移動數(shù)據(jù)流量的需求也呈現(xiàn)爆炸式增長，充足的頻譜資源成為保障更高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋匾獥l件。
目前，國內(nèi)的5G主要為Sub-6GHz頻段，而伴隨著5G滲透率的進(jìn)一步提高和應(yīng)用場景的快速拓展，用戶對于5G的需求已經(jīng)開始向著更加細(xì)分的領(lǐng)域拓展，未來將逐漸從低頻轉(zhuǎn)向低頻和毫米波等高頻并重的模式，從而實現(xiàn)5G的最優(yōu)體驗。然而，目前Sub-6GHz的頻譜資源已經(jīng)分配殆盡，很難再找到連續(xù)的大帶寬頻譜來支撐移動通信超高數(shù)據(jù)傳輸速率，而毫米波頻段有豐富的帶寬資源，還可以極大提高通信速率，這些特點為超高速通信業(yè)務(wù)提供了可能。例如，eMBB用例的數(shù)據(jù)速率可達(dá)10Gb/s，是4G的100倍，鑒于小于6Ghz的頻譜已經(jīng)全部分配，所以超過6Ghz的頻譜，特別是在毫米波范圍中的頻譜就成為應(yīng)對eMBB用例的絕佳選擇。
不過，與5G的其他低頻段相比，毫米波技術(shù)在落地上面臨著諸多難題，頻率衰減大導(dǎo)致傳輸距離有限、不支持沒有直射徑的場景、高密度部署成本高等問題成為阻攔毫米波商用的幾座“大山”。然而，任何一項技術(shù)都有優(yōu)缺點，毫米波也是一樣。
首先，毫米波頻譜資源充足，能夠緩解全球中低頻段頻譜資源枯竭的困境;其次，毫米波的連續(xù)大帶寬能夠滿足應(yīng)用場景對與容量和性能等方面的要求;此外，毫米波具有天線體積小、設(shè)備輕量化等特點，更易于網(wǎng)絡(luò)部署;最后，毫米波的波束窄、方向性好，能夠提升定位的精度。
當(dāng)前，我國已經(jīng)建成全球最大的5G網(wǎng)絡(luò)，而6G網(wǎng)絡(luò)預(yù)計也會在2030年商用，6G時代將通過天地海一體化組網(wǎng)，將實現(xiàn)全域無縫的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這些未來應(yīng)用也都給毫米波提供了廣闊的應(yīng)用空間，很多政策也都在為毫米波的發(fā)展提供良好的條件。
兩年前，工信部等十部門聯(lián)合印發(fā)了《5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動計劃(2021-2023年)》，明確提出未來三年我國5G發(fā)展的目標(biāo)，今年更是該計劃的收官之年。在該計劃中，就曾提出有關(guān)毫米波的相關(guān)規(guī)劃，包括：適時發(fā)布5G毫米波頻率規(guī)劃，探索5G毫米波頻率使用許可實行招標(biāo)制度，加快輕量化5G芯片模組和毫米波器件的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化等。其中，5G產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)強(qiáng)化行動還提出要組織開展5G毫米波基站研發(fā)和端到端測試，加快技術(shù)和產(chǎn)品成熟，奠定5G毫米波商用的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
5G毫米波產(chǎn)業(yè)鏈有望爆發(fā)
相對于中低頻段而言，毫米波具備頻率高、大帶寬、低時延、容納用戶量大等特性，成為適合部署到大型活動場所、企業(yè)辦公、交通樞紐、固定無線接入和工業(yè)制造等領(lǐng)域的關(guān)鍵。近幾年，已有企業(yè)和消費者的終端設(shè)備及基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品支持毫米波部署，5G毫米波的商用化更是早已拉開帷幕。
GSMA在《5G毫米波技術(shù)白皮書》中提到，當(dāng)前5G毫米波產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)已經(jīng)比較完整，具備部署和商業(yè)化的條件，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)潛能巨大。目前，如華為、中興、愛立信、中信科、諾基亞貝爾等主流的移動通信設(shè)備提供商都已經(jīng)推出了支持5G毫米波的基站設(shè)備，部分廠商已經(jīng)開始銷售第二代或者第三代產(chǎn)品，終端設(shè)備廠商也發(fā)布了大量支持5G毫米波的產(chǎn)品，在芯片方面，高通、海思、三星、聯(lián)發(fā)科均部署了毫米波芯片。
中國電科38所發(fā)布的高性能77GHz毫米波芯片
事實上，中國的5G毫米波商用早已排上日程，早前2020年8月底，中國聯(lián)通就已經(jīng)公布了5G毫米波的發(fā)展時間表。按照規(guī)劃，2021年3月完成測試和方案評估，完成毫米波端網(wǎng)協(xié)同互通測試，當(dāng)年6月完成相關(guān)體育場館設(shè)備部署，完成毫米波應(yīng)用產(chǎn)品體驗部署。
產(chǎn)業(yè)鏈的普遍觀點認(rèn)為，中國會在2022年實現(xiàn)5G毫米波商用，然而這一預(yù)測并沒有應(yīng)驗。當(dāng)前，我國尚未向運(yùn)營商提供毫米波頻譜進(jìn)行商業(yè)部署，一直沒有下發(fā)毫米波牌照，很大程度上也是為了能夠更加穩(wěn)健的發(fā)展毫米波產(chǎn)業(yè)。
相比于歐美等國，我國5G毫米波產(chǎn)業(yè)鏈成熟度相對落后。具體來說，表現(xiàn)在毫米波設(shè)備形態(tài)單一、功能和性能尚不滿足5G組網(wǎng)需求、5G毫米波芯片和終端型號較少、覆蓋種類和形態(tài)不夠豐富這幾個方面。其中，阻礙因素主要來自于高頻器件，包括：高速高精度的數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、高頻功率放大器、低噪聲放大器、濾波器、集成封裝天線等。
不過，近年來我國一直在大力支持5G毫米波相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如2021年11月，工業(yè)和信息化部批復(fù)組建國家5G中高頻器件創(chuàng)新中心，圍繞5G中高頻器件領(lǐng)域重大需求，聚焦新型半導(dǎo)體材料及工藝、5G中高頻核心器件、面向射頻前端的硅基毫米波集成芯片等三大研發(fā)方向，支撐我國5G中高頻器件產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。據(jù)GSMA預(yù)計，5G毫米波作為高速接入、工業(yè)自動化、醫(yī)療健康、智能交通、虛擬現(xiàn)實等方面的核心賦能技術(shù)之一，將在2035年前對全球GDP做出5650億美元的貢獻(xiàn)，占到5G總貢獻(xiàn)的四分之一;到2034年前，在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經(jīng)濟(jì)收益將達(dá)到約1040億美元。
我國可能“后發(fā)先至”
不過，雖然在中國5G毫米波尚處于試驗測試階段，但是在全球部分國家和地區(qū)，毫米波早已實現(xiàn)商用。據(jù)悉，北美、亞太、歐洲等多個區(qū)域都已經(jīng)進(jìn)行了毫米波頻段的頻譜分配，如德國、英國、意大利、韓國、澳大利亞等已開展毫米波商用部署。根據(jù)GSA的數(shù)據(jù)，近10%的5G終端設(shè)備與毫米波兼容，全球有118家運(yùn)營商持有該頻段的許可證。高通也指出，歐洲已有14個國家提供毫米波頻段，預(yù)計未來還會有更多的國家提供。就中國而言，已經(jīng)實現(xiàn)了Sub-6頻段的5G商用，目前正在規(guī)劃5G毫米波的商用。
不過，在這些國家中，5G毫米波的發(fā)展也并非那么一帆風(fēng)順。到目前為止，韓國運(yùn)營商LG U+已建設(shè)1868臺5G 28GHz基站設(shè)備，SKT有1605臺，KT有1586臺，三家運(yùn)營商的毫米波基站建設(shè)完成率僅為10.6-12.5%。而且當(dāng)前韓國70%的移動用戶仍在使用4G網(wǎng)絡(luò)，5G用戶的比例約為24%。鑒于此，去年11月18日，韓國科學(xué)和信息通信技術(shù)部就宣布取消運(yùn)營商KT和LG U+的5G 28GHz頻段頻率分配，SKT的28GHz毫米波使用期限也被縮短為6個月，如果在今年5月底前無法建成15000臺28GHz 5G基站設(shè)備，同樣將被吊銷28GHz頻譜牌照。
由此看來，5G毫米波的發(fā)展也不可操之過急，移動通信作為“長坡厚雪”的行業(yè)，今后的研究還將向更高的頻率進(jìn)行拓展，甚至是太赫茲或者是可見光領(lǐng)域都有可能，我國用時間換取產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展和使用場景的拓寬也不失為一種良策。
參考資料：
1.《充分發(fā)揮頻譜優(yōu)勢 毫米波賦能5G數(shù)字生活》，C114通信網(wǎng)
2.《釋放5G潛能5G毫米波進(jìn)入商用沖刺階段》，愛云資訊
