一文读懂千亿级5G毫米波市场的“道”“法”“术”资料下载

尽管新冠肺炎疫情让5G在全球快速地进行规模化部署的进程受到了一定的影响，但整体来看，疫情对5G商用的影响是短暂且有限的。相关数据显示，迄今为止，全球已有超过45家OEM厂商已经或即将宣布推出5G终端，超过50家运营商部署了5G商用网络，超过345家运营商正在投资5G。从终端角度看，2022年5G手机出货量预计将达到7.5亿部，全球5G连接数预计将从2023年的10亿个增长到2025年的28亿个。 毫米波应用价值巨大 众所周知，6GHz以下(FR1)频段和毫米波(FR2)频段是承载5G部署的核心。目前来看，FR1频段相对更加拥挤，除中国外，很少有国家能在6GHz以下为运营商分配100M以上的连续频谱；毫米波频段虽然覆盖能力相对较弱，但丰富的频谱资源可以实现高速的数据传输，并显著提高容量，对于充分释放5G性能、容量、吞吐量的全部潜能而言至关重要。 根据GSMA《毫米波的应用价值》报告，预计到2035年，5G毫米波将创造5650亿美元的全球GDP，并产生1520亿美元的税收，占到5G创造总价值的25%。而另一份《5G毫米波在中国》的报告则指出，预计到2034年，在中国使用毫米波频段所带来的经济收益将达到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%。 2019年世界无线电大会是毫米波发展史上的重要一刻。会议共完成了17.25GHz的毫米波频谱划分，包括24.25-27.5GHz、37-37.5GHz、45.5-47GHz、以及66-71GHz，极大地鼓舞了产业界对毫米波的信心，使得毫米波的发展又往前迈进了一大步。 截止2020年8月，已有包括美国、日本和韩国在内的22家运营商在全球范围内部署了毫米波5G系统，超过120家运营商正在积极投资毫米波。除了普遍看好的28GHz频段外，美国还在积极推进24GHz/26GHz/37GHz/39GHz的商业网络部署；日本采用27.4-29.5GHz，每个运营商可获得400M频谱，韩国运营商则可以得到800M频谱；欧盟属于分阶段部署，优先采用24.25-27.5G频段，德国、英国、意大利都在积极推进，但频谱相对较少，例如意大利5家运营商各自分配到200M频谱。 从标准成熟度来说，无论是中国采用的3.5GHz，还是美国主导的28GHz，两者是同步的。例如Rel-16项目中已经引入了许多支持毫米波的5G NR增强特性，包括支持小基站灵活部署的集成接入与回传(Integrated Access Backhaul, IAB)技术，能够重用频谱和设备，节省开支；增强型波束管理，通过全波束优化和多天线面板波束支持以改善时延、鲁棒性和性能；双连接优化，可以帮助降低终端初始接入时延，并在连接多个节点时改善覆盖；定位技术，能初步满足定位精度需求，80%的情况下可实现室内3米和室外10米的定位精度。同时，为了进一步提升5G NR毫米波能效，R16还支持终端辅助节电、高效载波聚合运行和C-DRX(基于联网状态下的非连续接收)等功能。 在Rel-17及未来版本项目中，更多支持毫米波5G NR增强的特性将被引入，包括优化IAB支持分布式部署，从而帮助引入全双工运行和移动中继(例如汽车)，以提升容量、覆盖和服务质量；优化的网络覆盖和波束管理以减少系统开销、增强性能、提高网络覆盖；继续扩展频谱范围，支持从52.6GHz到71GHz的频段以及免许可频谱；支持eMBB之外的全新场景，将毫米波支持扩展至直连通信、URLLC和工业物联网领域；持续增强定位技术，实现厘米级精度，更低时延和更高的容量。 除了物理层和系统设计之外，3GPP在射频标准方面也对毫米波进行了广泛的支持，包括在R15阶段针对运营商关注的毫米波频段做了单频段标准化、在R16/R17阶段进一步支持毫米波频段内载波聚合，以及FR1和FR2跨频段的载波聚合和双链接等，基本可以满足目前运营商对毫米波部署的需求。后续，3GPP还将会考虑毫米波频段之间的跨频段载波聚合，进一步丰富毫米波工作场景和频段的组合。 尽管在毫米波频段的分配和使用上，欧美国家比中国要先行一步。但由于5G属于“新基建”战略的重要组成部分，国内三大运营商在5G毫米波建设上的节奏也开始明显加快。而爱立信(中国)高级标准化经理王卫分享的爱立信研究成果也表明，只有当5G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，5G网络的速率、覆盖、时延三项指标才能达到最优。 中国联通研究院无线技术研究部副主任李福昌表示，随着5G的发展以及行业应用拓展，通信频段必然向毫米波方向发展。目前，除了重点打造三大场景——基于网络的数据热点、场景智慧园区和基于合作伙伴的服务保障外，中国联通正在通过开展冬奥场景的毫米波试点验证带动国内毫米波产业链加速发展，预计将于2021年6月完成冬奥场馆设备部署。