5G毫米波2.0時代即將到來 中國有望成全球最大市場

  ICC訊  根據(jù)Polaris Market Research的最新研究報告，2021年全球毫米波5G市場價值為23.1億美元，預(yù)計到2030年將達(dá)到75.1億美元，在整個預(yù)測期內(nèi)年復(fù)合增長率將達(dá)到14.3%。

  客觀來說，毫米波在全球范圍內(nèi)的5G上半場部署并不理想。但隨著5G廣域覆蓋的日臻完善，各國監(jiān)管機構(gòu)對毫米波頻譜的發(fā)放到位，以及3GPP標(biāo)準(zhǔn)的不斷演進(jìn)，利用連續(xù)頻譜資源非常豐富的毫米波來進(jìn)一步提升5G網(wǎng)絡(luò)的容量和性能，尤其是在室內(nèi)覆蓋和高流量地區(qū)確保網(wǎng)絡(luò)容量需求，將成為大勢所趨。

  顯然，進(jìn)入5G下半場，毫米波將有望大放異彩。

  產(chǎn)業(yè)鏈薄弱限制毫米波部署速度

  相較于2G、3G和4G技術(shù)，5G覆蓋了更大的頻譜范圍，從低頻段的600MHz到非常高的47GHz頻段。行業(yè)間對此已經(jīng)達(dá)成了一致共識：成功的5G部署需要低、中和高頻段的搭配使用，這樣將使運營商能夠在覆蓋范圍和性能之間取得相對理想的平衡。

  然而，為何在已部署落地的全球5G網(wǎng)絡(luò)中，還是多以采用中低頻段為主呢?一方面，中低頻段頻譜信號穿透能力更強，能提供更好的覆蓋范圍，可以幫助運營商迅速在5G時代“立身”;另一方面，高頻段的毫米波頻譜因其天然特性導(dǎo)致覆蓋能力有限，部署成本較高，一時成為了一塊“難啃的骨頭”。

  對此，香港應(yīng)用科技研究院(以下簡稱“香港應(yīng)科院”)通信技術(shù)副總裁莊哲義博士向C114表示，在此前的5G部署中，“毫米波產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和毫米波相對于其他頻段的技術(shù)優(yōu)勢，影響了毫米波的部署場景和部署規(guī)模。同時，毫米波業(yè)務(wù)和組網(wǎng)能力需進(jìn)一步驗證。此外，毫米波設(shè)備體系不完善，一體化微RRU設(shè)備成本仍高，無法滿足運營商多樣化場景需求。除了這些因素之外，頻譜的發(fā)放也影響毫米波部署的節(jié)奏和規(guī)模?！?

  該院總結(jié)到，包括產(chǎn)業(yè)鏈薄弱，器件及部署成本等問題，都限制了毫米波在5G上半場作用的發(fā)揮。

  5G毫米波技術(shù)優(yōu)勢不能被忽視

  網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控公司Ookla對美國這一全球5G毫米波發(fā)展領(lǐng)先市場進(jìn)行的最新調(diào)查顯示，該國5G毫米波用戶的速度是中頻段用戶速度的4.29倍，是C頻段的6.86倍，是低頻段的26.1倍。

  事實上，超大帶寬、超高速率和超低時延是毫米波頻譜的最大優(yōu)勢所在。隨著移動數(shù)據(jù)流量持續(xù)快速增長，以及為了服務(wù)新應(yīng)用所產(chǎn)生的更高數(shù)據(jù)傳輸速率需求，都將推動毫米波頻譜在保證5G網(wǎng)絡(luò)容量方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

  從已經(jīng)商用5G毫米波服務(wù)的美國市場來看，F(xiàn)WA是毫米波可以發(fā)揮自身優(yōu)勢的一個重要場景，并且有兩股強大的力量正推動電信運營商們轉(zhuǎn)向毫米波。首先，不少運營商已經(jīng)成功地將FWA部署作為一項增加其客戶數(shù)和收入的新服務(wù)，他們不希望這種增長放緩。但是，F(xiàn)WA是一種數(shù)據(jù)流量消耗極大的服務(wù)。根據(jù)統(tǒng)計，雖然移動用戶可能每月消耗10GB左右的數(shù)據(jù)，但FWA用戶每月數(shù)據(jù)消耗量可高達(dá)200GB，上TB級別的用戶也不少見。這種使用對網(wǎng)絡(luò)容量造成了極大消耗，因此運營商們希望使用豐富的毫米波頻譜來經(jīng)濟(jì)高效地提升網(wǎng)絡(luò)容量。

  同時，可以預(yù)見，當(dāng)5G部署邁過初期階段，隨著室外廣域網(wǎng)絡(luò)覆蓋的實現(xiàn)，下一階段將進(jìn)入室內(nèi)信號覆蓋階段?！疤貏e是面對激增的室內(nèi)移動數(shù)據(jù)需求，只有5G毫米波基站能提供足夠的帶寬。另外，由于技術(shù)的突破，預(yù)計5G毫米波集成小基站的價格會逐漸降下來，這也會帶動更大的市場需求?！? 莊博士表示，特別是對體育場館、購物中心、交通樞紐和中央商務(wù)區(qū)這樣的人流密集區(qū)，毫米波部署可以帶來明顯的用戶體驗改善。

  另外，毫米波有望在安全、可靠和超高速企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的部署中發(fā)揮重要作用。由于該頻段提供的高容量和極低延遲，以及支持大流量上傳的能力，使其非常適合用于流量密集型工業(yè)用例和并發(fā)流量高且上行要求特別嚴(yán)苛的工業(yè)用例。

  5G毫米波技術(shù)解決方案日臻成熟

  據(jù)莊博士介紹，香港應(yīng)科院目前已與星騁科技有限公司(Astella)合作開發(fā)了商業(yè)級5G毫米波集成小基站(ISC)解決方案。其5G毫米波集成小基站以28GHz毫米波載波頻段、400MHz系統(tǒng)帶寬、2T2R運行，用于卸載網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量。

  我們獲悉，上述5G集成小基站軟件，由高性能的高物理層、低物理層軟件以及數(shù)字前端(DFE)組成，源自香港應(yīng)科院5G技術(shù)，并進(jìn)一步演進(jìn)以支持商業(yè)運營商部署。

  莊博士說“我們的5G毫米波集成小基站已通過運營商網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證。該解決方案在公共網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)中都非常有用，尤其是在獲得許可的Sub-6頻譜資源有限且數(shù)據(jù)流量可以輕松卸載到毫米波頻段時。目前，我們正積極與不同的本地和全球?qū)嶓w合作，試用5G網(wǎng)絡(luò)解決方案進(jìn)行商業(yè)化和應(yīng)用?！?

  圖：香港應(yīng)科院與星騁在MWC Barcelona 2023上演示5G毫米波集成小基站系統(tǒng)

  值得一提的是，雙方合作的這一5G毫米波集成小基站兼容O-RAN標(biāo)準(zhǔn)。莊博士告訴C114，過去一年，O-RAN的技術(shù)和市場發(fā)展比預(yù)計慢，不同供應(yīng)商產(chǎn)品的系統(tǒng)集成是一大原因, O-RAN規(guī)范的可用性沒有預(yù)期的使系統(tǒng)集成變得更容易。

  在其看來，推動O-RAN技術(shù)及其生態(tài)系統(tǒng)更快成熟，最關(guān)鍵是首先需要提升標(biāo)準(zhǔn)完成度，簡化不同供應(yīng)商之間實現(xiàn)互操作性，在這之后是能夠與現(xiàn)有解決方案相匹敵甚至超越現(xiàn)有性能的成熟產(chǎn)品，同時通過規(guī)模部署將帶來成本效益和經(jīng)濟(jì)效益的提升。為此，香港應(yīng)科院希望通過相關(guān)項目，發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)完成度高的各樣界面，賦能業(yè)界伙伴開發(fā)O-RAN合規(guī)產(chǎn)品。

  中國有望成為全球最大的毫米波市場

  2023年1月4日，工信部發(fā)布《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》，其中明確指出，通過新增毫米波頻段(E波段，71-76GHz/81-86GHz)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，更好滿足各方需求，推動微波通信等無線電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

  此次調(diào)整首次將毫米波頻段頻率納入使用規(guī)劃，我國毫米波應(yīng)用有望得到快速推廣。隨著未來毫米波頻段使用許可的發(fā)放，中國有望成為全球最大的毫米波市場。

  實際上，國內(nèi)三大電信運營商對于利用豐富的毫米波資源進(jìn)一步提升5G網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)早已是摩拳擦掌，箭在弦上。以中國聯(lián)通為例，該運營商在2022年12月發(fā)布的中國聯(lián)通5G毫米波技術(shù)白皮書3.0》明確披露，將分“三階段”實現(xiàn)推進(jìn)毫米波網(wǎng)絡(luò)能力實現(xiàn)：2023年視頻率政策情況，進(jìn)行毫米波網(wǎng)絡(luò)場景化部署試驗;2024年進(jìn)行R18等關(guān)鍵能力試驗驗證;2025年進(jìn)行毫米波創(chuàng)新應(yīng)用部署。

  香港應(yīng)科院轄下位于深圳的研究院已與深圳南方科技大學(xué)簽署了備忘錄，將共同建設(shè)聯(lián)合實驗室，主要用作研發(fā)及應(yīng)用先進(jìn)半導(dǎo)體、新一代通訊等領(lǐng)域。香港應(yīng)科院斥資500萬元人民幣，并提供研發(fā)項目及技術(shù)指導(dǎo)。隨著新建設(shè)的聯(lián)合實驗室啟用，香港應(yīng)科院于2022年4月與南方科技大學(xué)合作的首兩個科研技術(shù)項目隨即進(jìn)行，香港應(yīng)科院將當(dāng)中的150萬元港幣，用作研究通信領(lǐng)域—5G毫米波通訊系統(tǒng)，以及電源管理IC的集成電路及系統(tǒng)領(lǐng)域之上。

  據(jù)了解，香港應(yīng)科院的技術(shù)涵蓋5G O-RAN基站、5G核心網(wǎng)、MEC和編排器，已授權(quán)給多個行業(yè)合作伙伴，以實現(xiàn)和加速商業(yè)化。未來，該組織將繼續(xù)秉持“科技產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)智能化”的使命，領(lǐng)航科技創(chuàng)新，擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，并促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研互動協(xié)作，創(chuàng)造共贏。