來自GSA最新發(fā)布的全球5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展報(bào)告顯示，目前全球35個(gè)國家的63家運(yùn)營商已經(jīng)推出了一項(xiàng)或多項(xiàng)支持3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G服務(wù)。5G技術(shù)的應(yīng)用前景波瀾壯闊，關(guān)于5G方案優(yōu)劣的話題始終不絕。

根據(jù)3GPP的協(xié)議規(guī)定，5G NR主要使用兩段頻率：FR1頻段和FR2頻段。其中，F(xiàn)R1頻段的頻率范圍是450MHz-6GHz，又稱Sub-6GHz頻段；FR2頻段的頻率范圍是24.25GHz-52.6GHz，即毫米波。有論調(diào)指出，美國之所以在5G競賽中裹足難行，就是毫米波惹得禍，中國一定要深耕中低頻，但也有觀點(diǎn)認(rèn)為，在頻譜資源緊張的地區(qū)，毫米波是支撐和保障5G應(yīng)用長期發(fā)展的“新大陸”。

認(rèn)識(shí)毫米波

在討論孰是孰非之前，不妨讓我們先來認(rèn)識(shí)什么是毫米波？毫米波從本質(zhì)而言，是指波長在1到10毫米之間、頻率范圍是30GHz至300GHz的電磁波。

不同于早已被業(yè)界熟知的Sub-6GHz頻段，毫米波長期都是移動(dòng)通信領(lǐng)域未經(jīng)開墾的蠻荒之地，但隨著挖掘的深入，毫米波擁有的“寶藏”并不少。一是頻譜資源豐富，載波帶寬可達(dá)400MHz/800MHz，無線傳輸速率可達(dá)10Gbps以上；二是毫米波波束窄，方向性好，有極高的空間分辨能力；三是毫米波元器件的尺寸小，相對(duì)于Sub-6GHz設(shè)備，更易小型化；四是子載波間隔較大，單SLOT周期（120KHz）是低頻Sub-6GHz（30KHz）的1/4，空口時(shí)延降低。

相較毫米波的優(yōu)勢(shì)，限制其應(yīng)用的難點(diǎn)或許更加突出。其一，傳播受限，毫米波的頻率較高，自由空間損耗大，且極易因受物體阻擋，影響接受端信號(hào)質(zhì)量；其二，賦形技術(shù)，現(xiàn)有毫米波系統(tǒng)采用混合波束賦形的方式，但頻率效率和性能較低；其三，波束管理，在快速移動(dòng)以及被遮擋時(shí)的波束管理算法需要優(yōu)化；其四，mMIMO技術(shù)，受限于成本和生產(chǎn)工藝，現(xiàn)有毫米波基站只能做到4T4R設(shè)備，無法容納更多用戶；其五，芯片和終端，芯片和終端的進(jìn)度落后于設(shè)備。

毫米波在中國的潛在優(yōu)勢(shì)

當(dāng)今世界，中國已成為5G技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，并于2019 年第一批宣布展開5G商業(yè)部署。在不斷探索5G商用落地的過程中，中國充分認(rèn)識(shí)到不同頻譜頻段組合的重要性。只有對(duì)低、中、高頻段進(jìn)行多樣化的組合，才能將頻譜用于提供最大價(jià)值的服務(wù)或應(yīng)用，進(jìn)而使得相關(guān)產(chǎn)業(yè)朝著5G網(wǎng)絡(luò)的最佳性能和規(guī)模經(jīng)濟(jì)影響最大化不斷邁進(jìn)。

在2019年世界無線電通信大會(huì)（WRC-19）期間，中國代表團(tuán)積極爭取我國立場，通過數(shù)場專題會(huì)議的交流、討論和磋商，成功使得我國主推的24.75-27.5GHz，以及部分40GHz毫米波頻段獲得全球采納。相關(guān)協(xié)議的達(dá)成，將有效推動(dòng)毫米波的標(biāo)準(zhǔn)化，為支持設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展鋪平道路。

在工業(yè)和信息化部印發(fā)的《“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”512工程推進(jìn)方案》中，進(jìn)一步明確“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展目標(biāo)，到2022年，我國將突破一批面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)特定需求的5G關(guān)鍵技術(shù)，打造一批“5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”內(nèi)網(wǎng)建設(shè)改造標(biāo)桿、樣板工程，形成至少20大典型工業(yè)應(yīng)用場景。依據(jù)毫米波的諸多特性，該技術(shù)有潛力為關(guān)鍵行業(yè)垂直領(lǐng)域中的工業(yè)應(yīng)用賦能，從而幫助制造業(yè)降本、提質(zhì)、增效。

近日，GSMA與TMG發(fā)布聯(lián)合報(bào)告稱，預(yù)計(jì)到2034年，在中國使用毫米波頻段所帶來的經(jīng)濟(jì)受益將產(chǎn)生約1040億美元的效應(yīng)?？紤]到毫米波對(duì)中國GDP的預(yù)期貢獻(xiàn)，垂直行業(yè)領(lǐng)域中的制造業(yè)和水電等公用事業(yè)是目前可見貢獻(xiàn)最大的行業(yè)，占貢獻(xiàn)總數(shù)的62%；專業(yè)服務(wù)和金融服務(wù)排名第二，占12%；信息通信和貿(mào)易位居第三，占10%。

毫米波的工業(yè)應(yīng)用

低、中、高頻段頻譜將各自在5G網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。中低頻段頻譜（6GHz以下）具有廣泛的覆蓋能力，但是其中已有很多的頻譜用戶，無法提供較大且連續(xù)的帶寬。高頻段（如毫米波）具有較小的覆蓋區(qū)域，但其中現(xiàn)有其他頻譜用戶比較少，可以提供更多連續(xù)的帶寬和相應(yīng)額外的容量，能在特定區(qū)域發(fā)揮全部潛力。

毫米波可以大大提高5G網(wǎng)絡(luò)的容量和時(shí)延能力。基于毫米波頻譜里更大的帶寬，工業(yè)自動(dòng)化的廣泛實(shí)施將受益于額外的容量，特別是要求高度精確的流程。毫米波在工業(yè)中的應(yīng)用主要包括四類：

第一，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。通過實(shí)施遠(yuǎn)程對(duì)象監(jiān)控和操縱，以提高效率并改善智能工廠的安全性，通過遠(yuǎn)程操作工廠設(shè)備，可以使涉及揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)或溫度敏感材料的工業(yè)流程更安全。

第二，工業(yè)機(jī)器人。通過工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，智能工廠中的每臺(tái)機(jī)械幾乎都能立即響應(yīng)請(qǐng)求和指令，從而在生產(chǎn)中快速做出響應(yīng)，以滿足需求的實(shí)時(shí)變化。

第三，遠(yuǎn)程控制和質(zhì)量控制。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和分析，諸如高速成像以及虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用之類的數(shù)據(jù)密集型流程，以提高產(chǎn)量并提供在職培訓(xùn)。

第四，自主工廠運(yùn)輸。工廠環(huán)境中的無人駕駛汽車可以與中央控制或監(jiān)控中心以及工廠內(nèi)的其他機(jī)器、設(shè)備、對(duì)象，以及其他更廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信。

小結(jié)

看來，5G的發(fā)展目標(biāo)是做強(qiáng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、做大移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)，通過實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶、海量機(jī)器類型通信與超高可靠低時(shí)延這三大應(yīng)用場景，讓我們的社會(huì)從萬物互聯(lián)向萬物智聯(lián)飛躍。

為達(dá)到上述目標(biāo)，就要在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不同發(fā)展階段，選擇更加合適的技術(shù)路線，做到“量體裁衣”，并確保運(yùn)營商擁有足夠的大帶寬的頻譜，能夠提供高速、大容量和低時(shí)延的5G能力。故而，毫米波與中低頻的關(guān)系既不會(huì)是東風(fēng)壓倒西風(fēng)，也無需分出個(gè)高下優(yōu)劣，各取所長，共存互補(bǔ)才是最好的狀態(tài)。
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