中国5G毫米波落后的局面要颠覆了？

2023-02-02 10:56

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作者：Levin

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头图由飞桨文心大模型生成

导读

我国迎来微波通信可使用频段调整，毫米波的“黄金时代”到了？

1月初，工业和信息化部发布了《关于微波通信系统频率使用规划调整及无线电管理有关事项的通知》（以下简称《通知》），对我国微波通信系统频率使用规划进行优化调整。

《通知》中提出，调整后微波通信系统可使用频段为：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。顺应我国微波通信产业发展新形势新要求，结合微波通信系统应用的新场景新模式，通过新增毫米波频段大带宽微波通信系统频率使用规划、优化中低频段既有微波通信系统频率和波道带宽、调整微波波道配置与国际标准接轨等方式，进一步满足5G基站等高容量信息传输（微波回传）场景需求，并为我国5G、工业互联网以及未来6G等预留了频谱资源，更好满足微波通信等无线电产业高质量发展需要。

此外，《通知》还明确了频率使用许可权限和使用率要求。微波通信链路涉及三个及以上省（区、市）以及跨境微波通信系统，由国家无线电管理机构实施频率使用许可；其他情形由各地无线电管理机构实施频率使用许可。使用微波通信系统频段占用度不得低于 80％，年时间占用度不得低于 60％。

《通知》将于今日起正式施行。

5G下半场，毫米波走进现实

在调整后的可用频段规划中，可以看到“71－76GHz ／ 81－86GHz”赫然在列，而众所周知，毫米波（mmWave）是波长约为1－10毫米、频率范围为30－300GHz的电磁波，因此，可以预见的是，在今后几年中，毫米波将会是发挥及完善5G网络和应用的一个重要方向。

在4G和5G之前，移动通信很少对高频率频谱进行利用，而随着移动互联网和物联网的飞速发展，诸如AR／VR、车联网等新业务的数据量和用户数呈现指数增长的井喷态势，对移动数据流量的需求也呈现爆炸式增长，充足的频谱资源成为保障更高速率数据传输的必要条件。

目前，国内的5G主要为Sub－6GHz频段，而伴随着5G渗透率的进一步提高和应用场景的快速拓展，用户对于5G的需求已经开始向着更加细分的领域拓展，未来将逐渐从低频转向低频和毫米波等高频并重的模式，从而实现5G的最优体验。然而，目前Sub－6GHz的频谱资源已经分配殆尽，很难再找到连续的大带宽频谱来支撑移动通信超高数据传输速率，而毫米波频段有丰富的带宽资源，还可以极大提高通信速率，这些特点为超高速通信业务提供了可能。例如，eMBB用例的数据速率可达10Gb／s，是4G的100倍，鉴于小于6Ghz的频谱已经全部分配，所以超过6Ghz的频谱，特别是在毫米波范围中的频谱就成为应对eMBB用例的绝佳选择。

不过，与5G的其他低频段相比，毫米波技术在落地上面临着诸多难题，频率衰减大导致传输距离有限、不支持没有直射径的场景、高密度部署成本高等问题成为阻拦毫米波商用的几座“大山”。然而，任何一项技术都有优缺点，毫米波也是一样。

首先，毫米波频谱资源充足，能够缓解全球中低频段频谱资源枯竭的困境；其次，毫米波的连续大带宽能够满足应用场景对与容量和性能等方面的要求；此外，毫米波具有天线体积小、设备轻量化等特点，更易于网络部署；最后，毫米波的波束窄、方向性好，能够提升定位的精度。

当前，我国已经建成全球最大的5G网络，而6G网络预计也会在2030年商用，6G时代将通过天地海一体化组网，将实现全域无缝的网络覆盖，这些未来应用也都给毫米波提供了广阔的应用空间，很多政策也都在为毫米波的发展提供良好的条件。

两年前，工信部等十部门联合印发了《5G应用“扬帆”行动计划（2021－2023年）》，明确提出未来三年我国5G发展的目标，今年更是该计划的收官之年。在该计划中，就曾提出有关毫米波的相关规划，包括：适时发布5G毫米波频率规划，探索5G毫米波频率使用许可实行招标制度，加快轻量化5G芯片模组和毫米波器件的研发及产业化等。其中，5G产业基础强化行动还提出要组织开展5G毫米波基站研发和端到端测试，加快技术和产品成熟，奠定5G毫米波商用的产业基础。

5G毫米波产业链有望爆发

相对于中低频段而言，毫米波具备频率高、大带宽、低时延、容纳用户量大等特性，成为适合部署到大型活动场所、企业办公、交通枢纽、固定无线接入和工业制造等领域的关键。近几年，已有企业和消费者的终端设备及基础设施产品支持毫米波部署，5G毫米波的商用化更是早已拉开帷幕。

GSMA在《5G毫米波技术白皮书》中提到，当前5G毫米波产业发展生态已经比较完整，具备部署和商业化的条件，产业链各环节潜能巨大。目前，如华为、中兴、爱立信、中信科、诺基亚贝尔等主流的移动通信设备提供商都已经推出了支持5G毫米波的基站设备，部分厂商已经开始销售第二代或者第三代产品，终端设备厂商也发布了大量支持5G毫米波的产品，在芯片方面，高通、海思、三星、联发科均部署了毫米波芯片。

中国电科38所发布的高性能77GHz毫米波芯片

事实上，中国的5G毫米波商用早已排上日程，早前2020年8月底，中国联通就已经公布了5G毫米波的发展时间表。按照规划，2021年3月完成测试和方案评估，完成毫米波端网协同互通测试，当年6月完成相关体育场馆设备部署，完成毫米波应用产品体验部署。

产业链的普遍观点认为，中国会在2022年实现5G毫米波商用，然而这一预测并没有应验。当前，我国尚未向运营商提供毫米波频谱进行商业部署，一直没有下发毫米波牌照，很大程度上也是为了能够更加稳健的发展毫米波产业。相比于欧美等国，我国5G毫米波产业链成熟度相对落后。具体来说，表现在毫米波设备形态单一、功能和性能尚不满足5G组网需求、5G毫米波芯片和终端型号较少、覆盖种类和形态不够丰富这几个方面。其中，阻碍因素主要来自于高频器件，包括：高速高精度的数模及模数转换芯片、高频功率放大器、低噪声放大器、滤波器、集成封装天线等。

不过，近年来我国一直在大力支持5G毫米波相关产业的发展。如2021年11月，工业和信息化部批复组建国家5G中高频器件创新中心，围绕5G中高频器件领域重大需求，聚焦新型半导体材料及工艺、5G中高频核心器件、面向射频前端的硅基毫米波集成芯片等三大研发方向，支撑我国5G中高频器件产业创新发展。据GSMA预计，5G毫米波作为高速接入、工业自动化、医疗健康、智能交通、虚拟现实等方面的核心赋能技术之一，将在2035年前对全球GDP做出5650亿美元的贡献，占到5G总贡献的四分之一；到2034年前，在中国使用5G毫米波频段所带来的经济收益将达到约1040亿美元。

我国可能“后发先至”

不过，虽然在中国5G毫米波尚处于试验测试阶段，但是在全球部分国家和地区，毫米波早已实现商用。据悉，北美、亚太、欧洲等多个区域都已经进行了毫米波频段的频谱分配，如德国、英国、意大利、韩国、澳大利亚等已开展毫米波商用部署。根据GSA的数据，近10％的5G终端设备与毫米波兼容，全球有118家运营商持有该频段的许可证。高通也指出，欧洲已有14个国家提供毫米波频段，预计未来还会有更多的国家提供。就中国而言，已经实现了Sub－6频段的5G商用，目前正在规划5G毫米波的商用。

不过，在这些国家中，5G毫米波的发展也并非那么一帆风顺。到目前为止，韩国运营商LG U＋已建设1868台5G 28GHz基站设备，SKT有1605台，KT有1586台，三家运营商的毫米波基站建设完成率仅为10．6－12．5％。而且当前韩国70％的移动用户仍在使用4G网络，5G用户的比例约为24％。鉴于此，去年11月18日，韩国科学和信息通信技术部就宣布取消运营商KT和LG U＋的5G 28GHz频段频率分配，SKT的28GHz毫米波使用期限也被缩短为6个月，如果在今年5月底前无法建成15000台28GHz 5G基站设备，同样将被吊销28GHz频谱牌照。

由此看来，5G毫米波的发展也不可操之过急，移动通信作为“长坡厚雪”的行业，今后的研究还将向更高的频率进行拓展，甚至是太赫兹或者是可见光领域都有可能，我国用时间换取产业的稳健发展和使用场景的拓宽也不失为一种良策。

参考资料：

1．《充分发挥频谱优势毫米波赋能5G数字生活》，C114通信网

2．《释放5G潜能5G毫米波进入商用冲刺阶段》，爱云资讯

原文标题 : 国家发文！今日施行！中国5G毫米波落后的局面要颠覆了？