毫米波能否成為運營商“低廉”建網之選？

5G正成為關鍵產業和基礎設施的數字化支柱，在網絡連接不斷日益增長的背后，越來越多的國家正開展5G毫米波的部署，無疑，5G毫米波對于釋放5G全部潛能以及滿足高速增長的移動數據需求至關重要。

近日，有消息指出，5G毫米波在支持移動運營商成本高效地增加網絡容量，以滿足人口密集市區、固定無線接入和企業環境日益增長的數據需求的同時，能幫助運營商節省總體擁有成本。

2021年是5G高質量發展之年，在5G高能耗和高建設成本的同時，運營商5G用戶數量和流量增長尚未完全匹配，而在適度超前建設5G網絡的背景下，運營商勢必根據投資和收益等因素綜合規劃今年的站點建設規模，那么，對于移動運營商來說，作為覆蓋效果較差、穿透能力較弱的5G毫米波，因何能成為具有成本效益的覆蓋方式?

“低廉”建網之選

頻譜資源是移動通信產業發展的核心資源。5G頻譜分為FR1和FR2，FR1的頻率范圍是450MHz到6GHz，也叫Sub-6G(低于6 GHz);FR2的頻率范圍是24GHz到52GHz，這段頻譜的電磁波波長大部分都是毫米級別的，因此也叫毫米波mmWave。

其中，FR1的優點是頻率低，繞射能力強，覆蓋效果好，是當前5G的主用頻譜。FR1主要作為基礎覆蓋頻段，最大支持100Mbps的帶寬。其中低于3GHz的部分，包括了現網在用的2G、3G、4G的頻譜，在建網初期可以利舊站址的部分資源實現5G網絡的快速部署。

而FR2的優點是超大帶寬，頻譜干凈，干擾較小，作為5G后續的擴展頻率。FR2主要作為容量補充頻段，最大支持400Mbps的帶寬，因此，業界認為許多未來高速應用將會基于此段頻譜實現，5G高達20Gbps的峰值速率也是基于FR2的超大帶寬。

在5G的建設中，中國和世界上大部分國家5G網絡的建設基本優先選擇在FR1頻段進行，而美國在5G的部署上，選擇了FR2頻段作為切入點，然而，毫米波頻段通信受限于高頻器件，支持毫米波的集成電路投入成本更高，美國也在發展毫米波的同時，花重金發展Sub-6G。

需要指出的是，與純粹3.5 GHz網絡相比，3.5 GHz與毫米波混合網絡可以為5G業務提供至少 100 Mbps 的下載速度，并具有成本效益。

根據GSMA智庫數據顯示，一旦中國推出毫米波頻譜并進行大規模部署，假設在需求高峰時段，聯網用戶的比例高于5%，而且每個運營商有800 MHz的毫米波頻譜及100 MHz的3.5 GHz頻譜可用，屆時，與在中心場景中只使用3.5 GH 相比，在密集市區場景中部署毫米波解決方案可以提供額外的容量層，從而創造成本效益。

同時，GSMA指出，上行忙時流量占比越高，毫米波的成本效益越好;而在低流量需求的場景下，如果部署地能夠為該頻段提供良好的傳播條件，毫米波也可以發揮成本效益。

值得關注的是，GSMA指出，如果5G固定無線接入(FWA)能夠抓住適當比例的住宅寬帶市場需求，且數據消耗增長不會放緩，在中心場景中未來毫米波FWA網絡的成本在數據消耗低速增長的場景下，成本比3.5 GHz高6%，但在數據消耗基線增長的場景下，成本將比3.5GHz低2%;在數據消耗高速增長的場景下，成本比3.5 GHz低7%。

可以說，盡管毫米波的距離較短，設備成本較高，但是憑借高吞吐量和高容量，運營商可以通過毫米波實現有針對性的、具有成本效益的5G網絡部署。

目前，中國歲尚未向運營商提供毫米波頻譜進行商業部署，然而，無論從短期還是長期來看，毫米波解決方案都將成為5G部署的關鍵。

日前，工信部通信科技委專職常委、頻率專家咨詢組組長闞潤田援引GSMA的報告稱，毫米波頻段對GDP存在著巨大的貢獻和影響。為了充分發掘5G的潛能，相關規范要求每個運營商在5G中端頻段中獲得80~100MHz的連續頻譜，在毫米波頻段每個運營商獲得約1GHz的連續頻譜。劃分這些頻段有著充分的社會經濟理由，從2020年到2034年的15年間，依賴毫米波的5G業務將為全球國內生產總值增加5650億美元，5G創造的主要價值將來自毫米波頻段。

闞潤田指出，我國無線電臺站使用頻譜資源存在結構性短缺。目前，300~3000MHz 頻段臺站分布數量占比 86.91%，占主導地位。這表明我國頻率資源使用分布不均現象比較突出，中低頻段應用密集，高頻段頻率使用有待開發。

諸多挑戰并存

當前，越來越多的國家正支持5G毫米波部署。部分歐洲國家已開始部署毫米波，意大利和俄羅斯也正加速對毫米波的支持，其它歐盟國家也計劃于今年晚些時候進行毫米波頻譜拍賣，同時，主流的一線設備商也都在著力打造毫米波設備及產品。

可以說，隨著5G部署和應用的快速進展，以及毫米波生態系統顯示出準備就緒的跡象，但不可忽視的是，移動行業目前所要解決的主要問題，就是毫米波解決方案可以在何處發揮成本效益，以及何時才能實現成本效益。

并且，盡管毫米波具有潛力，但是在移動通信應用中還需要克服諸多挑戰。

闞潤田認為，目前5G毫米波仍然面臨五大挑戰：第一，數據吞吐量仍然不穩定，理論速率實際中還無法達到，需要提升信噪比，提升性能;第二，毫米波傳輸損耗大，穿透性差，易受干擾，基站需密集部署，導致布站成本急劇上升;第三，毫米波不同系統(衛星、射電天文、無線電導航等)與5G系統共存干擾測試指標的確定;第四，5G大容量剛性的需求(殺手級應用)還沒有出現;第五，芯片設計、元器件開發整體與歐美發達國家還有差距。

因此，高效分配頻譜、尤其是毫米波段的頻譜，對于高速、高通量和低時延的應用場景至關重要。首要原因在于大規模工業自動化依賴毫米波下一代制造將產生海量數據，低時延通信至關重要;其次、無線光纖業務將是早期5G的基石，容量將通過毫米波和3GHz頻段等中頻頻譜來滿足;第三、大數據量和高密度實時通信必須通過毫米波和低頻段的組合來實現;最后、5G毫米波在時延和峰值數據速率方面的要求將有利于虛擬和增強現實。

宏觀來看，盡管與現有的低頻段和中頻段解決方案相比，毫米波無線電設備的基礎設施造價較高，但毫米波也已經有可能成為一系列部署場景中的高性價比解決方案，因為它能夠容納比低頻段高得多的帶寬和流量容量。

“毫米波頻段在不同業務之間會出現相互影響，需統一規劃協調各個業務系統之間的相互干擾和共存問題，做大量試驗研究和探討協商工作。”闞潤田建議，在24.5-27.5GHz頻段和37.5-42.5GHz頻段各拿出3GHz頻譜用于毫米波，同時他也認為該規劃要分步實施，無法一步到位。除了直接給5G分配大容量、大帶寬的頻段之外，還可以考慮6-7GHz頻段以滿足工業互聯網等垂直行業應用需求。

產業鏈方興未艾 毫米波加速普及

毋庸置疑，雖然目前全球5G建設主要依然采用的是FR1，但想要把5G甚至未來可能出現的6G網絡的性能真正發揮出來，毫米波是繞不過去的硬技術。

在移動通信中，任何技術解決方案所達到的規模都至關重要。由于存在顯著的規模經濟，以及網絡與設備的互操作性需求，更大的規模可以降低部署成本，并增加可負擔設備的數量，促進整體采用率的提高。

因此，無論是什么5G頻譜頻段，都要滿足三個主要條件才能實現規模化，從而使5G生態系統中的所有利益相關者都能享受到低成本和廣泛可用性的好處，首先是全球統一頻段中有充足的頻譜，可供許多國家在某一特定頻段使用;其次是有支持該頻段的豐富廉價的消費者設備可供選擇，并在手機和其他移動網絡設備的生產和制造中實現范圍經濟與規模經濟;最后是，有種類豐富、具競爭力的網絡設備可供選擇，這將使移動運營商在技術和經濟上都有動力去鋪設使用特定頻段的網絡。

據悉，在我國代表團的大力推動下，WRC-19大會決定將6GHz(6425-7125MHz)頻段新增IMT使用標注列入WRC-23議題，對6425-7025MHz成為區域性(阿拉伯國家、非洲、歐洲、獨聯體國家)IMT新頻段和7025-7125MHz成為全球性IMT新頻段進行立項研究。

可以說，3.5 GHz頻段正在成為目前部署5G的大多數市場中最常用的頻段，然而，5G毫米波的生態系統正方興未艾，市場蓬勃發展，廠商不斷完善5G毫米波設備和的產品。隨著5G毫米波解決方案不斷擴大規模，實現更廣泛的經濟效益，未來將會出現更加豐富的消費者設備和裝置可供選擇，從而進一步降低部署成本，帶來更多高性價比的設備，推動5G毫米波加速普及。