我國已採用Sub-6GHz網絡,為什麼還要部署5G毫米波?

2021-12-30 比特網
近期，工業和信息化部發布《「十四五」信息通信行業發展規劃》指出，將加快5G獨立組網(SA)規模化部署，逐步構建多頻段協同發展的5G網絡體系，適時開展5G毫米波網絡建設。目前，我國主要發展的是基於Sub-6GHz頻段的5G網絡，既然Sub-6GHz和毫米波都可以實現5G，為什麼還要部署毫米波？根據3GPP協議規定，5G網絡主要使用兩段頻率，分別是FR1頻段和FR2頻段。其中，FR1定義的是450MHz-6000Mhz，也就是Sub-6GHz;FR2定義的是24250Mhz-52600Mhz，也被稱為毫米波(mmWave)。

兩者在基礎設施要求和網絡性能方面主要有以下三點差異：

1. 基礎設施要求

Sub-6GHz網絡通常使用4G系統的現有基礎設施，儘管進行了一些額外的修改。另一方面，5G毫米波網絡需要更新的基礎設施，其特點是部署較小的蜂窩來提供網絡服務。部署毫米波比部署Sub-6GHz的成本要高得多，因為它需要成百上千個較小的蜂窩來覆蓋特定區域，並且需要集成MU-MIMO、大規模 MIMO和波束成形等互補技術。

2. 覆蓋範圍

Sub-6GHz和毫米波之間的另一個顯著區別是電磁信號可以傳播的範圍。Sub-6GHz的頻率低於毫米波規範，其波長更長。由於毫米波頻率更高且波長更短，因此無法長距離傳播並穿過物理障礙物。

3. 網絡性能

毫米波規範內的頻率具有更大的帶寬容量，並且可以比Sub-6GHz更快地傳輸數據。所有其他無線電和微波頻率也是如此。因此，毫米波具有更好的帶寬、網絡延遲和數據傳輸速度。

簡而言之，低頻段覆蓋更遠的距離，但提供更慢的數據速度，而高頻段覆蓋的區域更小，但可以承載更多的數據。

5G毫米波最大的優勢在於其豐富的頻率資源和巨大的帶寬，可以提高較小和人口稠密地區的可用數據速率。根據GSMA於2020年10月發布的《5G毫米波技術白皮書》顯示，5G毫米波主要有三大應用場景，分別是室內外交通樞紐/場館等熱點，工業網際網路等工業應用，以及家庭/辦公樓和其他無線寬帶接入。

此外，5G毫米波對於當下大火的元宇宙也非常重要。要知道元宇宙是由VR(虛擬實境)、AR(增強現實)、MR(混合現實)等技術組成，這些技術對網絡的上行帶寬和時延要求較高，而現有的Sub-6GHz頻段，帶來的體驗效果並非最佳。有了毫米波後，其更快的數據傳輸速度、更高的帶寬和更低的網絡延遲，將給用戶帶來更清晰、流暢的視覺享受。

可以說，為了滿足5G最大速度要求，部署5G毫米波是十分必要的。那麼，我國的5G毫米波什麼時候才能實現商用呢？根據IMT-2020(5G)推進組的統籌規劃，對毫米波試驗的工作大體分為以下三個階段：2019年重點驗證5G毫米波關鍵技術和系統特性;2020年重點驗證毫米波基站和終端的功能、性能和互操作，2020到2021年開展典型場景驗證。

目前，華為、中興通訊都已完成了5G毫米波基站全部功能和外場性能測試項目。其中，華為完成了獨立組網(SA，Stand Alone)下的單載波200MHz大帶寬，DDDSU和DSUUU的靈活幀結構，毫米波下行4*200MHz和上行2*200MHz頻段內CA(Carrier Aggregation, 載波聚合)以及毫米波與3.5GHz頻段的高低頻NR-CA測試項目。

中興通訊基於高性能低功率毫米波NR基站和高通驍龍X65 5G數據機及射頻系統，採用毫米波與3.5GHz(n78)頻段的100 MHz帶寬NR-DC組網，完成了毫米波單載波200MHz、DDDSU和DSUUU不同幀結構、下行256QAM、毫米波下行四個200MHz和上行兩個200M載波聚合等功能和全部外場性能測試。

運營商方面，三大運營商正積極推動5G毫米波的部署，並與產業界一起進行毫米波的外場測試。中國移動已完成對5G毫米波關鍵技術的驗證，並計劃到2020年實施5G毫米波商用部署。

中國聯通公布的5G毫米波的發展時間表顯示，2021年3月完成測試和方案評估，完成毫米波端網協同互通測試;6月完成相關體育場館設備部署，完成毫米波應用產品體驗部署。

中國電信在積極參加工信部組織的毫米波外場試驗的同時，也在進行毫米波調研究工作。目前，中國電信和中國聯通已部署了3.5GHz的TDD網絡和2.0GHz的FDD網絡，未來還將部署毫米波網絡，以滿足各個行業的需求。

據GSMA預測，在2034年之前，在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經濟收益將達到約1040億美元。

可以預見的是，5G毫米波必將掀起又一波5G熱潮。

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