从实际应用看毫米波:吹动5G的下一股春风
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发布时间：2022-11-07 04:58
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时间：2023-10-31 20:19
不知不觉间，5G开始商用的那一天似乎就已经在翻过的日历中层叠起了 历史 的厚重感——中国只用了两年，便已经建成了全球规模最大的已部署商用5G网络，拥有全球最多的5G接入用户与在网5G终端数量。
尽管如此，如果在街上随机抓一个路人问到他“5G比起4G体验好在哪里”这种问题，恐怕他有九成概率答不上来。由于中国目前的部署技术路线选择，现在以Sub-6GHz频段为主的5G网络相较于此前的LTE-A 4G在消费端未能拉开显著的代际差距体验，在移动互联网主要应用形态没有发生质变的现状下，普通人可能很难直接感知到5G升级带来的体验红利。
但这不意味着5G没有进展，在产业端，5G已经渗透进入了诸多行业，如医疗、电力、 汽车 制造、钢铁、矿业、港务等等，获得了不同方面上不同程度的成功。就像罗马不可一日而成，5G的完整图景和承诺也无法一蹴而就，在做了足够多的“准备工作”之后，也许只需要一个关键的契机、一项关键的技术，一切突然会豁然开朗。
毫米波，或许就是5G发展迈上更高一阶的垫脚石。而且全行业在这其中已经达成了充分的共识。
填补5G用例的关键拼图
5G所许诺的高带宽、低时延特性是建立在其上诸多应用案例所依赖的核心，在只有Sub-6GHz频段部署的情况下，这两个特性并不能得到充分的展现，从而使一些渗透入行业的具体5G应用案例难以达到最理想的效果。
例如医疗行业。根据行业内资深人士的粗略统计，全国范围内在二级以上的医院有23000多家，开通5G基站的大概不到800家，而且很多都没有继续使用。至于超低延迟的远程手术，现阶段难以在基层复制，也没有成规模应用，沦为光鲜但难称作实用的技术展示。
以医用的角度讲，5G现在的用例局限在一些小场景中，还没有出现非常刚性的不可替代需求；而且医疗行业容错率极低，对网络条件敏感度特别高，所以相比先进，医疗行业更看重成熟；再者作为民生行业，它也不希望成本过高，对医院和患者都会造成额外负担。
以现状和需求结合分析，医疗行业的5G应用在覆盖、延时、带宽，以及连接稳定性上仍有相当大的上升空间。其实，医疗行业所遇到的问题也相当具有代表性，能反映多数行业在与5G结合，实现预期目标时所发生的实际困难。
面对带宽、延时和可靠性与用例期待的不匹配，毫米波的接入将会从根本上改善5G用例的局限性。由于毫米波频带资源相较于Sub-6GHz丰富了很多，网络容量和带宽都得到了极大增长，上下行速率能比Sub-6GHz频段提高4至6倍，以3G末到4G初时代演进的速率(10倍)变化为参照，这个数值比较符合制造代际差距体验的基础。
在延时和可靠性方面，毫米波也具有显著优势。它能够真正实现5G概念在推出时的低时延承诺，毫米波当前技术条件下其时延为Sub-6GHz的一半多，端到端时延最好能低至4ms；跨频段多链路聚合重复传输技术保证冗余，多点ERP等技术能也提高传输的可靠性。
最后，任何行业都天然存在的成本关切，毫米波部署也能通过以一两倍成本换取数据吞吐能力翻10倍乃至20倍，在越来越高的流量需要驱使下，实现更低的每比特成本。
毫米波的完美切入点
以上述这些毫米波的优势为出发点，产业侧比较快能找到切入的区块在于超高清视频传输/赛事直播，制造业的实时控制与自动化、以及XR、企业专网铺设等方面上。
超高清直播是自5G概念提出起就一直在推动落地的项目，从2018年平昌奥运会就在大力宣传的手机收看超高清赛事直播，再到2020年东京奥运会的5G赛场实况转播，以及今年美国的超级碗橄榄球赛——每一次高清赛事传输的经验和技术升级，也都伴随着传输技术的改善和升级。
就以今年的超级碗为例，考虑到现场数据传输量巨大，参与无线网络布设的高通部署了5G毫米波传输系统，为赛事场馆提供了高达4.5TB的流量容限，在部分场景下，峰值下载速度可达到3Gbps，为4G LTE的20倍，为观众提供多机位的同时观赛视角。由于毫米波视距传输效果最佳的特性，小体积的毫米波基站网状部署，从照明设备、扬声器等位置为全场观众提供高速传输通道，这样一来也充分利用了毫米波网络的高容限特性。
而明年的北京冬奥会，承办地已经将毫米波网络作为赛事转播现场传输的主要载体，届时低压缩率的8K赛事画面能正好通过5G毫米波的大上行带宽进行传输，低压缩率同时也能把编解码的时延控制在1ms甚至是低于1ms。这不仅是对 体育 赛事的利好，而且是为所有依赖实时网络视频传输开展业务的行业打开了一片新的天地，前述的远程医疗也会摆脱现在的实施困境。
从另一方面看超级碗的案例，在高传输带宽之下所暗含的提升，便是毫米波网络的系统容量远远高于低频网络，能使它在人口稠密场合如超大规模城市中发挥出更大效用。现在大城市里几百米一个基站的情况司空见惯，这并非信号覆盖的需要，而是如果不保证基站数量就会在用户接入端产生流量瓶颈。毫米波若得到部署，则可完美解决这个痛点。
XR的情况与 体育 赛事转播类似，毫米波的高带宽和低时延特点能在为更高画质无线AR/VR应用、更低时延操控反馈提供硬件条件的同时，也拓宽其适用范围——也许在毫米波网络部署深化的将来，XR能走出小黑屋，在毫米波精确的定位能力下，兑现其横空出世时所许诺的美好愿景。
智能制造业的生产环境则有点类似于人口稠密区，如果存在大量的自动化自行单元（如AGV车辆），免不了要对这些单元进行管控，这其中所要进行的数据传输对实时性、网络通畅度以及整体带宽容量都会有较高的要求。这不是能用Wi-Fi敷衍过去的需求，根据具体机器人方案供应商的统计，一部AGV需要大约2Mbps的传输带宽，在较大的厂区里或项目下，或能有数百台车同时运行，要同时保证千兆级的带宽和低时延的远程控制能力，只有毫米波网络才能做到。
融合纵横 春风吹向未来
不论是5G网络内Sub-6GHz与毫米波在网络通信技术层面的聚合，还是在更广泛层面上，5G对各行各业的渗透以及反方向上各垂直行业对5G方案的量体裁衣，毫米波都会在这其中扮演关键的一环，不仅仅是因为技术特点，更因为前期充分的生态发展，已经为5G毫米波网络加入商用铺好了路。
仅是现在，全球市场上就已经有超过100款智能手机终端对毫米波频段提供了支持，包括搭载高通5G旗舰移动平台骁龙888 Plus、骁龙888的众多旗舰机型以及搭载骁龙780G、骁龙778G等5G移动平台的各档位机型等。而且由于有高通等行业领头厂商经过日积月累的技术迭代革新，它们所提供的成熟方案基本上能让所有设备厂商都具备毫米波基站的生产能力。
而在决策层意志，5G网络往毫米波延展的行动也已经箭在弦上。今年7月13日，十部门联合印发《5G应用“扬帆”行动计划（2021-2023年）》，文中提出“加强5G频率资源保障，适时发布5G毫米波频率规划， 探索 5G毫米波频率使用许可实行招标制度，研究制定适合我国的5G工业专用频率使用许可模式和管理规则”。有决策层的助推，毫米波的生态势必会得到进一步的成长。
可以想象，当有足够多垂直行业通过毫米波实现了自己的互联网+再度进化时，此刻我们再回望5G，将能看到一幅所有行业通过5G通信“合纵连横”的壮观场面，也就是在这一刻，人们会真正体验到4G到5G之间，这其中应有的代差感。和所有事物一样，5G同样需要积累量变而实现质变。
毫米波指向的不仅仅是当下和面前的道路，它也是未来通信技术演进路径上的一个必经节点。接下来的5G演进会沿着毫米波继续往更高频率扩展，这个过程中，6G概念将会一点点汇聚成型。不论从商用前景角度，还是宏观战略框架下考虑，毫米波都值得所有人为之颔首。
