2021年,，全球5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和發(fā)展取得了不俗的成績(jī),。

　　根據(jù)GSA于8月發(fā)布的數(shù)據(jù)，已有70多個(gè)國(guó)家及地區(qū)的超過(guò)175家運(yùn)營(yíng)商，推出了5G商用服務(wù)。還有285家運(yùn)營(yíng)商，正在投資部署5G,。

　　中國(guó)的5G建設(shè)步伐，更是走在了世界的前列,。國(guó)內(nèi)5G基站數(shù)已經(jīng)突破百萬(wàn),，達(dá)到驚人的115.9萬(wàn)個(gè)，占比全球70%以上,。也就是說(shuō),，全球每3個(gè)5G基站，就有2個(gè)位于中國(guó),。

　　5G基站

　　5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善,，加速了5G在消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)及產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的落地。尤其是垂直行業(yè)方面,，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)擁有超過(guò)1萬(wàn)個(gè)5G應(yīng)用案例,，覆蓋了工業(yè)制造、能源電力,、港口礦山,、物流運(yùn)輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域。

　　毫無(wú)疑問(wèn),，5G已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的利器,，也是整個(gè)社會(huì)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的引擎,。

　　然而，就在5G應(yīng)用加速落地的同時(shí),，我們會(huì)發(fā)現(xiàn),，現(xiàn)有的5G技術(shù)，在一些特殊的行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中,，已經(jīng)開(kāi)始表現(xiàn)出“力不從心”的狀態(tài),。速率、容量,、時(shí)延以及可靠性方面,，并不能100%滿足場(chǎng)景的需求。

　　這是為什么呢,？難道被人們寄予厚望的5G,，還是難當(dāng)大任？

　　當(dāng)然不是,。之所以會(huì)出現(xiàn)5G“力不從心”的情況,，主要原因在于——我們現(xiàn)在只用了“半個(gè)5G”。

　　相信很多人都知道,，5G雖然標(biāo)準(zhǔn)是唯一的,，但頻段卻有兩種。一種叫Sub-6 GHz頻段,，頻率范圍是6GHz以下（準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，是7.125GHz以下）,。另一種叫毫米波頻段,，頻率范圍是24GHz以上。

　　2個(gè)頻段的范圍對(duì)比

　　我們國(guó)內(nèi)目前只商用了Sub-6 GHz頻段的5G,，沒(méi)有商用毫米波頻段的5G,。所以，5G的全部能量,，并沒(méi)有得到徹底釋放,。

　　█ 毫米波的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　Sub-6 GHz頻段的5G，和毫米波頻段的5G,，雖然都是5G,，但性能特點(diǎn)差異巨大。

　　根據(jù)中學(xué)物理課本上的知識(shí),，無(wú)線電磁波,，頻率越高，波長(zhǎng)越短,，繞射能力越差,。而且,，頻率越高，穿透損耗越大,。所以,，毫米波頻段的5G，覆蓋能力明顯弱于前者,。這是國(guó)內(nèi)沒(méi)有第一時(shí)間商用毫米波的主要原因,，也是人們質(zhì)疑毫米波的理由。

　　其實(shí),，這個(gè)問(wèn)題的深層次邏輯和事實(shí)真相,，和大家的想象并不太一樣?；蛘哒f(shuō),，我們對(duì)毫米波，其實(shí)存在一些錯(cuò)誤的偏見(jiàn),。

　　首先,，從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，我們必須擁有一個(gè)共識(shí),，那就是——在現(xiàn)有通信基礎(chǔ)理論沒(méi)有革命性變化的前提下,，想要進(jìn)一步顯著提升網(wǎng)絡(luò)的速率帶寬，只能在頻譜上做文章,。

　　向更高的頻段尋求更豐富的頻譜資源,，是移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的必然選擇。現(xiàn)在的毫米波是如此,，將來(lái)6G可能采用的太赫茲,，也是如此。

　　目前,，Sub-6 GHz頻段最大100MHz的頻寬（國(guó)外有的地方甚至只有10MHz或20MHz）,，想要實(shí)現(xiàn)5Gbps乃至10Gbps的速率，難度實(shí)在太大,。

　　而5G毫米波,，頻帶達(dá)到200MHz-800MHz，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)就變得容易很多,。

　　不久前,，2021年8月，高通攜手中興通訊,，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首次采用5G SA雙連接（NR-DC）,，基于26GHz毫米波頻段的200MHz載波信道以及3.5GHz頻段的100MHz帶寬，合力實(shí)現(xiàn)超過(guò)2.43Gbps的單用戶下行峰值速率,。

　　兩家公司還基于26GHz毫米波頻段的四個(gè)200MHz載波信道,，利用載波聚合技術(shù),，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)5Gbps的單用戶下行峰值速率。

　　今年6月,，在MWC巴塞羅那展上,，高通利用驍龍X65，基于n261毫米波頻段的8路聚合（單載波帶寬為100MHz）以及n77頻段的100MHz帶寬,，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)10.5Gbps的峰值速率,。這是目前業(yè)界最快的蜂窩通信速率。

　　單載波帶寬100MHz和200MHz就能達(dá)到這樣的效果,，未來(lái)基于單載波400MHz,、800MHz，無(wú)疑能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)超10Gbps的速率,！

　　除了速率的顯著提升之外,，毫米波的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是更低的時(shí)延,。

　　因?yàn)樽虞d波間隔方面的原因,，5G毫米波的時(shí)延可以做到Sub-6GHz的四分之一。根據(jù)測(cè)試驗(yàn)證,，5G毫米波的空口時(shí)延可以做到1ms,，往返時(shí)延可以做到4ms，表現(xiàn)極為出色,。

　　毫米波的第三個(gè)優(yōu)勢(shì),，就是體積小巧。

　　毫米波的波長(zhǎng)很短,，所以,，它的天線非常短。這樣一來(lái),，毫米波設(shè)備的體積就可以進(jìn)一步縮小，擁有更高的集成度,。廠商設(shè)計(jì)產(chǎn)品的難度有所降低,，有利于促進(jìn)基站和終端的更加小型化。

　　更加密集的大規(guī)模天線陣列,，更多的天線振子,，對(duì)波束賦形的運(yùn)用也極為有利。毫米波天線的波束可以打得更遠(yuǎn),，抗干擾能力更強(qiáng),，有利于彌補(bǔ)覆蓋劣勢(shì)。

　　振子越多,，波束越窄,，距離越長(zhǎng)

　　毫米波的第四個(gè)優(yōu)勢(shì),，就是高精度的定位能力。

　　無(wú)線系統(tǒng)的定位能力,，和它的波長(zhǎng)有密切的關(guān)系,。波長(zhǎng)越短，定位精度越高,。

　　毫米波的定位,，可以精確到厘米級(jí)甚至更低。這也是為什么現(xiàn)在很多汽車都在采用毫米波雷達(dá)的原因,。

　　說(shuō)完了毫米波的優(yōu)點(diǎn),，我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)，說(shuō)說(shuō)毫米波的缺點(diǎn),。

　　任何（通信）技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),。毫米波的缺點(diǎn)，大家應(yīng)該都很清楚,，就是穿透能力弱,，覆蓋距離短。

　　前文中,，我們提到,，毫米波可以通過(guò)波束賦形增強(qiáng)的方式，增強(qiáng)覆蓋距離,。也就是說(shuō),，將大量天線的能量都集中到某個(gè)方向，從而使信號(hào)向特定的方向增強(qiáng),。

　　現(xiàn)在的毫米波,，都采用了高增益定向陣列天線，通過(guò)多波束技術(shù),，應(yīng)對(duì)移動(dòng)性挑戰(zhàn),。根據(jù)實(shí)踐結(jié)果，支持窄波束的模擬波束賦形,，可以有效克服24GHz以上頻段的顯著路徑損耗,。

　　高增益定向天線陣列

　　除了波束賦形之外，毫米波的多波束,，還可以更好地實(shí)現(xiàn)波束切換,、波束導(dǎo)向和波束追蹤。

　　波束切換,，是指終端在持續(xù)變化的環(huán)境中,，可以選擇更適合的候選波束，進(jìn)行合理切換，達(dá)到更好的信號(hào)效果,。

　　波束導(dǎo)向,，則是指終端可以改變上行波束方向，以匹配來(lái)自gNodeB的入射波束方向,。

　　而波束追蹤,，是指終端可以區(qū)分來(lái)自gNodeB的不同波束。波束可以隨著終端的移動(dòng)而移動(dòng),，從而實(shí)現(xiàn)很強(qiáng)的天線增益,。

　　毫米波增強(qiáng)的波束管理能力，可以有效改善信號(hào)的可靠性,，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的信號(hào)增益,。

　　毫米波還可以采用路徑分集的方式，通過(guò)垂直分集和水平分集,，應(yīng)對(duì)阻擋問(wèn)題,。

　　路徑分集的仿真效果演示

　　在終端側(cè)，通過(guò)終端天線分集,，也可以提升信號(hào)的可靠性,，緩解手部阻擋問(wèn)題，并降低用戶隨機(jī)方位造成的影響,。

　　終端分集的仿真效果演示

　　綜上所述,，隨著毫米波反射技術(shù)和路徑分集的深入研究，通過(guò)更先進(jìn)的多波束技術(shù),，已經(jīng)極大地改善了毫米波的覆蓋問(wèn)題,，實(shí)現(xiàn)了非視距（NLOS）傳輸。毫米波在技術(shù)方面,，已經(jīng)解決了此前的瓶頸,，變得越來(lái)越成熟，完全可以滿足商用需求,。

　　在產(chǎn)業(yè)鏈方面,，5G毫米波也遠(yuǎn)比大家想象中更成熟。

　　上個(gè)月,，中國(guó)聯(lián)通研究院無(wú)線技術(shù)研究中心總監(jiān)李福昌就明確表示：“目前,，毫米波產(chǎn)業(yè)鏈能力已趨于成熟?！?/p>

　　在年初的MWC上海展上，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商也表示：“在頻譜,、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)的支持下,，毫米波已經(jīng)取得積極的商業(yè)化進(jìn)展，到2022年，5G毫米波將具備規(guī)?；纳逃媚芰?。”

　　█ 毫米波的應(yīng)用場(chǎng)景

　　說(shuō)完了毫米波的技術(shù)優(yōu)勢(shì),，我們?cè)賮?lái)看看它的具體應(yīng)用場(chǎng)景,。

　　眾所周知，對(duì)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用,，最重要的就是“揚(yáng)長(zhǎng)避短”,。也就是說(shuō)，一個(gè)技術(shù),，要用在最能發(fā)揮它優(yōu)勢(shì)的場(chǎng)景下,。

　　5G毫米波的優(yōu)勢(shì)是速率、容量,、時(shí)延,。所以，它最適合的地方,，就是機(jī)場(chǎng),、車站、劇院,、體育館等人員密集場(chǎng)所,，以及工業(yè)制造、遠(yuǎn)程控制,、車聯(lián)網(wǎng)等對(duì)時(shí)延非常敏感的垂直行業(yè)場(chǎng)景,。

　　從具體的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，虛擬現(xiàn)實(shí),、高速接入,、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療健康,、智能交通等,，都是5G毫米波的用武之地。

　　我們先來(lái)看看消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景,。

　　對(duì)于普通個(gè)人用戶來(lái)說(shuō),，最大的帶寬需求來(lái)自視頻，最大的時(shí)延需求來(lái)自于游戲,。對(duì)帶寬和時(shí)延有雙重需求的,，就是VR/AR技術(shù)（虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）。

　　VR/AR技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展迅速,，包括最近非?；鸬脑钪妫埠退鼈冇兄懿豢煞值年P(guān)系。

　　想要獲得完美的沉浸式體驗(yàn),，徹底消除眩暈感,，VR的視頻分辨率必須在8K以上（甚至16K、32K）,，時(shí)延必須在7ms以內(nèi),。毫無(wú)疑問(wèn)，5G毫米波是最適合的無(wú)線傳輸技術(shù),。

　　高通和愛(ài)立信基于5G毫米波,，進(jìn)行了XR測(cè)試，為每位用戶帶來(lái)了每秒90幀,、2K×2K分辨率的XR體驗(yàn),，并實(shí)現(xiàn)低于20ms的時(shí)延，下行鏈路平均吞吐量超過(guò)50Mbps,。

　　測(cè)試結(jié)果表明,，僅部署1個(gè)系統(tǒng)帶寬為100MHz的gNodeB，就可以同時(shí)支持6個(gè)XR用戶的5G接入,。在未來(lái)5G特性的支持下,，更有望支持超過(guò)12位用戶同時(shí)接入。

　　XR測(cè)試

　　5G毫米波面向C端消費(fèi)者用戶的另一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景,，就是大型體育賽事的直播,。

　　2021年2月，美國(guó)橄欖球賽季總決賽“超級(jí)碗”在雷蒙德·詹姆斯體育場(chǎng)舉辦,。

　　美國(guó)知名運(yùn)營(yíng)商Verizon在高通的助力下,，利用5G毫米波技術(shù)，把該體育場(chǎng)打造成了世界上網(wǎng)速最快的體育場(chǎng),。

　　比賽期間,，5G毫米波網(wǎng)絡(luò)承載了超過(guò)4.5TB的總流量，部分場(chǎng)景下峰值速率高達(dá)3Gbps,，約為4G LTE的20倍,。

　　上行速度方面，這屆超級(jí)碗是全球首個(gè)使用5G毫米波上行鏈路傳輸?shù)闹匾愂?。毫米波的幀結(jié)構(gòu)靈活,，可以調(diào)整上下行幀配比，實(shí)現(xiàn)更高的上行帶寬,。

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù),，即便是高峰時(shí)刻，5G毫米波都比4G LTE快50%以上,。借助強(qiáng)大的上行能力,，球迷可以上傳照片和視頻,，分享比賽精彩瞬間。

　　Verizon還打造了一款應(yīng)用,，支持球迷同時(shí)觀看7路串流高清賽事直播，7個(gè)攝像頭從不同角度呈現(xiàn)比賽,。

　　2022年,，第24屆冬奧會(huì)將在北京開(kāi)幕。屆時(shí),，現(xiàn)場(chǎng)既會(huì)有觀眾手機(jī)帶來(lái)的接入和流量需求,，也會(huì)有媒體轉(zhuǎn)播帶來(lái)的回傳數(shù)據(jù)需求。尤其是多路4K高清視頻信號(hào),，全景攝像機(jī)視頻信號(hào)（用于VR觀賽）,，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

　　針對(duì)這些挑戰(zhàn),，中國(guó)聯(lián)通就打算使用5G毫米波技術(shù),，進(jìn)行積極應(yīng)對(duì)。

　　今年5月,，中興,、中國(guó)聯(lián)通和高通做過(guò)測(cè)試，采用5G毫米波+大上行幀結(jié)構(gòu),，可以將實(shí)時(shí)采集的8K視頻內(nèi)容實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的回傳,，并最終在接收端成功接收進(jìn)行回放。

　　再來(lái)看看垂直行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景,。

　　5G毫米波在toB方面,，應(yīng)用前景更為廣闊，可以說(shuō)是如魚(yú)得水,。

　　首先,，前面說(shuō)的VR/AR，其實(shí)也是可以用于toB行業(yè)的,。

　　例如,，工程師可以通過(guò)AR，對(duì)異地的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢,，對(duì)異地工程師進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo),，還可以對(duì)異地貨物進(jìn)行遠(yuǎn)程驗(yàn)收。在疫情期間,，這些應(yīng)用可以幫助企業(yè)解決實(shí)際問(wèn)題,，大幅削減成本。

　　再看看視頻回傳應(yīng)用?，F(xiàn)在很多工廠生產(chǎn)線都安裝了大量的攝像頭,，包括一些用于質(zhì)檢的高清攝像頭,。這些攝像頭通過(guò)拍攝大量的高清產(chǎn)品圖片，進(jìn)行缺陷分析,。

　　例如,，中國(guó)商飛公司就通過(guò)這種方式，對(duì)產(chǎn)品焊點(diǎn)以及噴涂表面進(jìn)行金屬裂縫分析,。照片拍攝之后,，需要上傳到云端或MEC邊緣計(jì)算平臺(tái)，需要700-800Mbps的上行速度,。采用5G毫米波大上行幀結(jié)構(gòu),，可以輕松應(yīng)對(duì)。

　　還有一個(gè)和5G毫米波技術(shù)關(guān)系密切的場(chǎng)景,，那就是AGV無(wú)人車,。

　　5G毫米波支持AGV運(yùn)行

　　AGV其實(shí)就是一個(gè)小型化的無(wú)人駕駛場(chǎng)景。AGV的定位導(dǎo)航,、調(diào)度避障,，對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和可靠性要求很高，對(duì)精確定位能力的要求也很高,。大量AGV的實(shí)時(shí)地圖更新,，也對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬提出了要求。

　　采用5G毫米波,，能夠充分滿足AGV應(yīng)用場(chǎng)景的上述要求,。

　　2020年1月，愛(ài)立信和奧迪在瑞典基斯塔的工廠實(shí)驗(yàn)室,，成功地測(cè)試了基于5G毫米波的5G uRLLC功能和實(shí)際工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用,。

　　其中，他們共同構(gòu)建了一個(gè)機(jī)器人單元,，采用5G毫米波進(jìn)行連接,。

　　如上圖所示，機(jī)器人手臂在制造方向盤(pán)的時(shí)候,，激光幕可以保護(hù)著機(jī)器人單元的開(kāi)口側(cè),。如果工廠工人伸手進(jìn)來(lái)，基于5G uRLLC的高可靠性,，機(jī)器人將立即停止工作,，避免工人受到傷害。

　　這種保證可靠性的即時(shí)響應(yīng),，在傳統(tǒng)Wi-Fi或4G中是不可能實(shí)現(xiàn)的,。

　　以上所舉的例子，只是5G毫米波的部分應(yīng)用場(chǎng)景,。除了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域之外,，像智慧醫(yī)療里的遠(yuǎn)程手術(shù),，車聯(lián)網(wǎng)里的無(wú)人駕駛，都是5G毫米波的強(qiáng)項(xiàng),。

　　作為一個(gè)擁有高速率,、大容量、低時(shí)延,、高可靠性,、高定位精度等諸多優(yōu)點(diǎn)的先進(jìn)技術(shù)，5G毫米波已經(jīng)得到了各行各業(yè)的廣泛關(guān)注,。

　　█ 結(jié)語(yǔ)

　　21世紀(jì)，是屬于數(shù)據(jù)的世紀(jì),。

　　數(shù)據(jù)中所蘊(yùn)含的巨大商業(yè)價(jià)值,，已經(jīng)被世人所認(rèn)可。如今,，幾乎所有的產(chǎn)業(yè),，都在尋找自身與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，參與數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘,。

　　以5G為代表的連接技術(shù),，以及以云計(jì)算、大數(shù)據(jù),、人工智能為代表的計(jì)算技術(shù),，都是挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值不可或缺的重要工具。

　　充分運(yùn)用5G,，尤其是毫米波頻段的5G,，無(wú)異于掌握了一把數(shù)字化轉(zhuǎn)型的“金鑰匙”，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)力的革新飛躍,，也能夠在未來(lái)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,。

　　總而言之，5G毫米波的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)全面走向成熟,。隨著5G行業(yè)應(yīng)用逐漸走入深水區(qū),，我們應(yīng)該加緊推動(dòng)5G毫米波的國(guó)內(nèi)商用落地，實(shí)現(xiàn)Sub-6與毫米波的協(xié)同發(fā)展,。

　　唯有如此,，我們才能真正釋放5G全部的潛能，為整個(gè)社會(huì)注入5G之心,！