毫米波愈发闪亮:无它不奥运,越演进越强大

2020-08-28 10:13:07 推荐

相比目前正在热火朝天进行覆盖的Sub-6GHz频段,毫米波频段在国内还略显低调。但实际上,5G毫米波频段对于未来5G网络的体验将起到至关重要的作用,现有的Sub-6GHz频段无法满足的无线网络带宽难题,毫米波却能迎刃而解,例如未来两年奥运会的网络部署中就已经缺它不行,毫米波的价值正在日趋凸显。

毫米波成全球部署新重点

GSMA对毫米波在5G网络中的价值做出了预测,根据《毫米波的价值》报告,预计到2034年,5G毫米波将创造5650亿美元的GDP,并产生1520亿美元的税收,占到5G创造总价值的25%。另一份《5G毫米波在中国》的报告指出,预计到2034年,在中国使用毫米波频段所带来的经济收益将产达约1040亿美元,其中垂直行业领域中的制造业和水电等公用事业占贡献总数的62%,专业服务和金融服务占12%,信息通信和贸易占10%。

在8月27日举行的“GSMA毫米波技术深入解读研讨会”上,通过产业链多方的分享也能发现,毫米波频段的部署已经成为全球多地的重点。截至5月13日,全球7个国家和地区的28个运营商已经获得毫米波频段,其中美国、日本、韩国已经商用,主要使用28GHz频段;欧洲的意大利完成毫米波频谱分配;德国、英国已经进行频段规划;亚洲的中国香港/台湾、泰国也已经完成毫米波频段的分配。

运营商之所以开始大力部署毫米波频段,是因为只有当5G网络同时拥有Sub-6GHz与毫米波频段时,才能发挥网络的最大潜能。爱立信的王卫在本次研讨会上分享的爱立信研究成果表明,只有当网络在高频部署有毫米波、中频部署有Sub-6GHz与LTE、低频部署有2G与3G网络,再配合多载波聚合技术时,网络的速率、覆盖、时延三项指标才能达到最优。

中国则可能在2021年部署毫米波,预计将采用26GHz频段,2022年基于SA具备规模商用的能力。而这一时间点,恰恰与北京2022年冬奥会形成了同步,事实上,对于未来奥运会赛场的网络需求而言,基本可以称得上是“无毫米波不奥运”。

无毫米波不奥运

早在2018年的平昌冬奥会上,毫米波就被应用在了视听转播技术中。随着目前赛事场馆正从过去的有线过渡到无线,全无线场馆正在成为未来的大趋势。根据东京奥运会的全无线媒体服务带宽需求,全球前12大新闻社在每家独享300Mbps的情况下,共需要3.6Gbps带宽,剩下约300人的普通新闻媒体也需要共享6Gbps的带宽。中国联通研究院李福昌认为,上述的全无线媒体服务带宽需求采用Sub-6GHz频段将很难实现,需要毫米波进行支持。

于此同时,在冬奥会赛场中,除了新闻服务外,全景VR、新型信息交互、智能安防同样需要毫米波的高带宽低延迟特性来助力。爱立信的王卫就在研讨会上分享了相关案例,目前Verizon已经在NFL与NBA的场馆中部署了支持毫米波频段的5G网络,让即便是位置不佳或临时需要出恭的观众也可以使用全景VR来实时观看比赛。高通公司工程技术高级总监骆涛博士认为5G毫米波将带来新一波机遇,在室内部署中,毫米波能够与Wi-Fi提供的现有无线服务互补,同时扩展至全新的终端类型,带来卓越速度和无限容量的同时支持增强体验。

5G毫米波的带宽优势也已经在实际部署后得到了证明,通过Ookla基于Speedtest应用的大量用户实测数据显示,搭载骁龙移动平台的5G毫米波终端峰值速率超过2Gbps,更重要的是在平均下载速率上,毫米波可以超900Mbps,而Sub-6GHz仅为225Mbps。这也反映到了5G用户的真实体验之中。

实际上,毫米波在国内的相关测试中也有着不俗表现,在三大运营商的联合测试中,使用800MHz带宽的情况下,峰值下行可达14.7Gbps,上行3Gbps,时延仅为1-1.5ms,最大覆盖范围2.6公里;另在8月25日,一加与爱立信率先完成的2020年IMT-2020毫米波终端测试中,使用一加8手机,配合爱立信基站,4cc下行吞吐率可达2.1Gbps,最大距离可达1.2公里。

显然,毫米波的价值正在日渐凸显,高带宽的网络表现,恰恰是解决奥运会无线网络需求的不二之选。

克服挑战,越演进越强大

通过全球多个国家或地区对于毫米波频段的部署不难看出,毫米波设备的能力已经基本成熟,毫米波移动化的挑战正在被克服。高通公司骆涛博士认为,传统观点认为该领域主要有四大挑战,分别是覆盖范围有限且成本高、仅支持视距传输、仅可用于固定用例以及终端外形尺寸较大。但高通多代毫米波解决方案及其商用终端的发布已经证实,这些挑战是可以克服的。

同时,5G标准的不断演进也为解决这些挑战带来了更大助力。R16标准中引入的IAB,能更好地解决毫米波的覆盖问题,通过IAB连接光纤,大大减少了光纤接入点的数量,在实际使用中,IAB可以灵活进行接入和回传资源的重新分配,满足动态需求。IAB大大扩展了毫米波的覆盖,此前在法兰克福市中心,在部署了7个gNodeB与400个毫米波终端的情况下,仅需28个IAB节点,就让整个覆盖范围实现了明显增加。

在面对传输和固定用例的问题上,通过先进的波束成形技术,高通目前已经能够实现超过150米的毫米波传输。实际上,正是高通在2015年展示的波束导向支持的非视距毫米波移动性,以及2016年通过展示智能波束成形和波束跟踪技术展示的5G毫米波设计,让毫米波技术迈出了“移动化”的重要一步。

例如,目前正在北美销售的一加8手机中,就专门内置了3块高通QTM525 5G毫米波天线模组,当一个天线被手部或身体其它部位遮挡时,通过支持信道快速切换,可以迅速找到新的传输路径,让毫米波终端的信号完全不成问题。

像高通QTM525、QTM535这样将天线、射频前端、收发器集于一身的毫米波模组,也解决了终端的尺寸问题,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。当下,相较于Sub-6GHz设备,毫米波元器件尺寸更小,设备变得更容易小型化,也为后续在更多领域的应用提供了可能。

毫米波芯片的进展和终端的普及更加迅速。高通早在2018年初推出的骁龙X50调制解调器就支持Sub-6GHz+毫米波。2019年推出的骁龙X55就实现对于全球全部主要Sub-6GHz与毫米波频段的支持。2020年推出的骁龙X60更是实现了毫米波与Sub-6GHz的聚合。本次研讨会上给出的数据显示,目前已商用的5G终端中已经有17款终端支持毫米波,预计年底将达20款,品牌涉及三星、LG、摩托罗拉、一加、HTC等多个厂商。

随着R16、R17对于5G毫米波中大量增强特性的引入,不仅能解决此前面临的种种挑战,还能让毫米波更具价值。除了上述提到的IAB外,节电特性帮助解决5G的能耗问题;增强型波束管理进一步改善时延、鲁棒性和性能;定位能力的增加,让5G终端最终可实现厘米级的精度;频谱也将扩展到52.6GHz-71GHz频段,以及免许可频谱,可极大扩展利用范围。

毫米波技术不仅克服了重重挑战,还正在越演进越强大,带来更好的网络表现,以及支持更多用例的可能。也许就在不久以后,毫米波甚至难掩低调,会因在多领域不可或缺的地位,变得愈发闪亮。

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