无毫米波，不5G
在埃及沙姆沙伊赫召开的2019年世界无线电通信大会（WRC-19）中，来自165个成员国约3400名代表达成多项协议，并就5G移动业务、下一代卫星和高空空中电台技术关键参数达成一致，至此，5G的毫米波频谱之争终于暂告一段落。国际电信联盟（ITU）最终为5G毫米波频段“扩容”，具体包括24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2GHz 和66-71GHz。
在移动通信发展的30年间，毫米波因其传播距离短，穿透性差等缺点一直被视为移动通信的“荒芜之地”，但随着技术的进步与5G的到来，毫米波的有频谱宽、稳定性高、方向性好等优势也逐渐被移动行业发现与利用，并且，5G时代，给予移动行业足够与合适的5G频谱将是赋能长期的社会经济效益的重要抓手，也为5G未来持续发展指明了方向。根据3GPP协议规定，5G网络主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，又称sub 6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz，通常被称为毫米波（mmWave）。业界对6GHz以下频段已非常熟悉，当前4G LTE网络都运行于该频段。对于毫米波则相对陌生，但在5G网络的建设过程中，毫米波技术的推进将会是关键。据了解，毫米波带来了大带宽和高速率。基于sub 6GHz频段的4G LTE蜂窝系统可使用的最大带宽是100MHz，数据速率不超过1Gbps。而在毫米波频段，可使用的最大带宽是400MHz，数据速率高达10Gbps甚至更高。在5G时代，这样的带宽表现才能满足用户对特定场景的需求。另外，毫米波本身的频谱资源也更为丰富。30GHz之内的频谱资源已被各个运营商、机构瓜分殆尽，此时未经开垦的毫米波就留给了运营商广阔的资源空间。更重要的是，载波频率的提高意味着天线的变小，这意味着可以通过增加天线数量来补偿高频路径损耗，而又不会增加天线阵列的尺寸。因此，毫米波对5G发展的重要性不可言喻。在5G网络领域，移动行业可以利用毫米波无线电频谱为5G网络提供所需要的带宽，以满足高速的移动网络需求。根据GSMA报告，在5G毫米波所带来的创新服务推动下，到2034年中国将占亚太地区2120亿美元经济增长额的53％。
“24.75-27.5GHz， 37-42.5GHz是中国主推的毫米波频段，并一直推动在此频段进行测试和试验，非常高兴在此次WRC大会就毫米波频段以及中国关注的频段达成共识。”中国移动研究院首席科学家易芝玲表示，目前，5G基于毫米波的技术标准已经完成，包括基于混合天线架构的波束管理流程等，此次频段的确定，减少了毫米波商用频段的不确定性，对后续各国家在相应频段的测试和商用都会起到有效地推动作用。易芝玲同时指出，相对于低频段，毫米波的覆盖性能较差，在5G商用部署初期，尤其在中国，主要还会聚焦在Sub6GHz的频段（重点是2.6GHz和3.5GHz）。与前几代通信技术相比，5G将拥有更快的移动宽带速度和更低的时延，同时也将充分发挥物联网的潜力。从自动驾驶汽车到智能城市和空中光纤，5G将成为未来通信的核心。毋庸置疑，WRC-19为5G确定了全球统一的附加毫米波频段。这些新频段的全球划分将有助于释放规模经济，以加速在全球范围内交付创新与价格合理的5G服务。以制造业、交通运输、医疗保健和教育等为代表的行业也都将从中受益。通过全球划分26GHz，40GHz和66GHz范围内的毫米波频率，需要依靠几乎瞬时传送大量数据的创新5G服务将变为可能。其中包括虚拟和增强现实应用程序，工业机器人的远程控制，自动驾驶汽车以及娱乐服务，例如在几秒钟内下载4K电影。易芝玲表示，毫米波在未来可能会带来室内超高速率数据传输的场景，这样也可能会带来一些上层业务应用的创新，包括基于XR的教育、电影、游戏等业务，相关的产业相应的也会有很大的收益。GSMA大中华区公共政策总经理关舟表示，只有通过毫米波频谱的使用，中国才能全面释放5G的能力并由此从例如工业互联网，娱乐服务和智能交通领域的最高标准以及更好的医疗保健和教育中进一步受益，从而改善其居民的生活并改变其工业并创造更多发展新动能。关舟认为，5G毫米波有望继续加强中国的数字基础设施，尤其是考虑到其全面展开的经济转型进程，为创新型驱动的经济创造新动能。5G加上毫米波频谱可帮助释放低时延、数据密集型应用的潜力，这些应用可以为各种行业和用例带来变革。然而，毫米波在通信中应用，5G是首次应用于蜂窝通信，之前都是用于点对点中继或室内WLAN为主，在蜂窝通信中应用，需要的产业链与点对点传输会有所不同，包括对性能的需求，处理能力不会完全一致的，所以很多方面需要完善。易芝玲指出，毫米波相对于低频段，整体产业链完善程度还不足够，包括器件的成熟度等，还需要进一步推动整体产业链成熟。中国目前重点关注于sub 6GHz的5G商用，在这个窗口期，国内的毫米波上下游产业应该尽快技术积累，缩小与国外顶尖水平的差距，同时，3GPP对于52.6GHz以上通信标准在R17中准备立项，这部分频率的通信标准还没有完成，也需要推动完成。另外，在什么样的应用场景下能充分发挥毫米波的优势，降低劣势，也是整个行业要充分论证的。“一段新的频谱从划分到真正的商用一般会需要7到10年，从国际电联划分到相关产业研究到最后的商用需要时间很长。”关舟表示，从长期来看，特别是在超高速率，高带宽的需求上，毫米波的应用是很难取代的。低段和中段频谱，例如700MHz，2.6GHz和C波段在覆盖方面会有优势，但是在超高带宽、高速率方面，跟毫米波相比还是有差距。因此，毫米波发展虽面临许多挑战与瓶颈，但是业界均对其发展抱有极大希望。关舟表示，随着5G越来越广泛应用之后，现有的一些频谱，特别是低段频谱，在长期来看也会被重耕为5G频谱，保证例如广覆盖的要求。
