毫米波5G ——拓展无线宽带网络服务应用和部署模式的新工具
毫米波5G的产业生态正在逐步发展。
GSA数据显示，截至2021年8月中旬，全球已有超过160家电信运营商投入毫米波5G技术，支持毫米波5G的终端设备有84种。与一年前相比，这些数字大大增加了。比如一年前的2020年8月，只有30多个终端设备支持毫米波5G技术。Strategy Analytics预测，毫米波5G智能手机占全球智能手机销量的比例将从2020年的2%增长到2026年的14.8%。随着5G网络和业务在全球市场的不断拓展，毫米波5G凭借其技术和经济特性，必将成为电信运营商拓展业务应用和网络部署模式的有力工具。
毫米波5G的技术经济特征
与移动通信传统使用的6GHz以下的频谱资源相比，毫米波频段具有更多的可用频谱和更大的载波带宽。美国、韩国等国运营商在毫米波频段获得了800MHz的频谱资源，远超中低频段几十到几百兆的频谱带宽，为运营商提供堪比光纤接入的接入数据速率奠定了基础。
另一方面，毫米波频段的无线传播特性限制了其基站的覆盖范围，这将显著影响运营商的网络建设成本或部署进度。在威瑞森启动5G部署两年后，其毫米波5G的可用性仅为0.7%，而其竞争对手T-Mobile的600MHz 5G网络的可用性达到了36.3%。可见毫米波5G并不适合广域移动应用场景。
同时，货源充足、应用有限的特点也显著影响毫米波频谱的拍卖价格。下表是近年来部分国家5G频谱拍卖的单位成本。可以看出，毫米波频谱的获取成本远低于中低频段，为电信运营商开发新的业务应用提供了更大的灵活性。
上述特点使得毫米波频段具有独特的技术和经济特性，这不仅制约了毫米波5G在传统部署模式下的应用，也给了运营商利用毫米波5G开发新业务和应用的机会。
毫米波5G助力固定无线宽带接入发展
得益于灵活的部署能力，固定无线接入一直是有线宽带接入的有益补充，也是宽带运营商实现“最后一公里”接入的重要技术选择。然而，有限的带宽和高昂的使用成本一直制约着固定无线接入的进一步普及。毫米波5G的技术和经济特性使其能够显著增强固定无线接入的竞争力，从而为宽带运营商提供更灵活的技术和市场选择，也将有助于提高宽带市场的竞争水平。
自威瑞森开始部署毫米波5G以来，固定无线接入是一个重要的应用场景。到2021年8月，威瑞森已经在美国52个城市提供了基于毫米波5G的家庭宽带接入服务，同时也将这种宽带接入服务扩展到了政企市场，在42个城市提供了基于毫米波5G的商用宽带服务。
虽然毫米波频段的无线电传播损耗较大，但在固定接入场景下，通过提高发射功率和采用高增益天线，仍然可以实现远距离覆盖，可以帮助运营商和消费者克服数字鸿沟，实现普遍服务。美国运营商US Cellular与高通、爱立信等厂商合作，在偏远地区使用毫米波5G进行无线宽带连接，在距离基站7公里的位置实现了平均1 Gbps和55 Mbps的接入速率。
Strategy Analytics预测，全球家庭宽带市场基于5G的固定宽带无线接入比例将从2020年的0.1%增长到2026年的4.5%，用户年均复合增长率接近95%。
毫米波5G可以提供高质量的流量热点服务。
在大型体育比赛、文艺演出、商业展览以及人流密集的机场、车站等交通枢纽或商业中心，人群拥挤，数据流量特征明显，往往会在短时间内产生极高的数据流量，一直是无线网络设计和优化的热点和难点。由于有限的总频谱，工作在低频带和中频带的蜂窝移动通信网络通常不足以支持突发的高数据流量。虽然Wi-Fi系统具有很宽的频谱带宽，但无授权频谱的特性及其系统接入机制，使得Wi-Fi系统在面临大量并发接入时，系统效率急剧下降。毫米波5G的技术经济特性使其能够从容应对突发的高数据流量，成为运营商提供流量热点服务的有力工具。
今年2月在超级碗的举办地AT & amp；T、威瑞森和T-Mobile使用800MHz、600MHz和400MHz毫米波频谱资源部署5G无线接入系统，显著改善了观众的体验。根据全球无线解决方案(GWS)的实地测试结果，AT & amp；T 5G网络的平均下载速率已经达到1.26 Gbps，威瑞森和T-Mobile也分别实现了432 Mbps和388 Mbps的平均下载速率。
目前，2022年北京冬奥会筹备工作正在紧锣密鼓地进行，高清视频直播、VR沉浸式体验等新应用将在冬奥会期间被广泛采用，这也将对无线通信网络提出更高的要求，而毫米波5G可以在服务奥运会中发挥重要作用。
毫米波5G可以为工业互联提供有效支撑。
5G服务已经成为一种社会意识。在政府和企业市场，5G网络往往需要支持远程控制、无人驾驶交通和自动缺陷检测等新应用，这对网络性能提出了新的要求。比如智能工厂的无人运输系统，需要网络支持超高可靠性和超低延迟，而远程控制系统需要实时上传监控视频，对网络上行带宽的需求可以达到1Gbps以上。另一方面，工业园区或车间也是相对开放和受限的区域，适合毫米波系统扬长避短，发挥大带宽、高速度的优势，将部署和运营成本控制在合理的范围内。
威瑞森已经为康宁、WeWorks和美军的多个军事基地提供了基于毫米波5G的专用网络服务。在德国、英国、日本、韩国等国家，监管机构也在毫米波频段为企业用户申请分配了专用频谱，供企业部署自己的5G专网。下表列出了在毫米波频段为企业用户分配专用5G频谱的部分国家或地区。可以预见，毫米波5G将在政企专网市场获得新的发展空间。
毫米波使新的部署模式成为可能
毫米波5G除了直接服务终端用户，还可以作为回程链路，减少5G网络初期部署对光纤回程链路的需求，提高部署的灵活性。3GPP版本16中定义了一个名为“集成接入和回程(IAB)”的新功能，该功能可以在一个载波上同时支持终端用户接入和为其他基站提供回程链路，并根据实际业务需求在这两种应用之间灵活分配无线资源。回程链路还可以通过“多跳”拓扑扩展网络覆盖范围。IAB特性不仅可以充分利用毫米波频段丰富的频谱资源，还可以低成本快速提升毫米波5G的网络覆盖，有望在毫米波5G未来部署中发挥重要作用。今年7月，威瑞森与爱立信合作，成功进行了IAB特性的现场测试。我们期待看到IAB产业链的进一步成熟，可以为毫米波5G的部署提供更有力的支持。
总结
全球毫米波5G产业生态已经成熟。毫米波5G独特的技术和经济特性使其能够服务于固定宽带无线接入、流量热点覆盖、工业互联等场景，并可以使用IAB模式增强其网络覆盖。可以预见，随着5G业务在全球市场的不断发展，毫米波5G的应用也将逐步扩大，成为运营商拓展业务应用和部署模式的有效工具，为未来6G的研发奠定基础。