從實際應用看毫米波:吹動5G的下一股春風

2021-09-28     愛活網

原標題:從實際應用看毫米波:吹動5G的下一股春風

不知不覺間,5G開始商用的那一天似乎就已經在翻過的日曆中層疊起了歷史的厚重感——中國只用了兩年,便已經建成了全球規模最大的已部署商用5G網絡,擁有全球最多的5G接入用戶與在網5G終端數量。

儘管如此,如果在街上隨機抓一個路人問到他「5G比起4G體驗好在哪裡」這種問題,恐怕他有九成機率答不上來。由於中國目前的部署技術路線選擇,現在以Sub-6GHz頻段為主的5G網絡相較於此前的LTE-A 4G在消費端未能拉開顯著的代際差距體驗,在移動網際網路主要應用形態沒有發生質變的現狀下,普通人可能很難直接感知到5G升級帶來的體驗紅利。

但這不意味著5G沒有進展,在產業端,5G已經滲透進入了諸多行業,如醫療、電力、汽車製造、鋼鐵、礦業、港務等等,獲得了不同方面上不同程度的成功。就像羅馬不可一日而成,5G的完整圖景和承諾也無法一蹴而就,在做了足夠多的「準備工作」之後,也許只需要一個關鍵的契機、一項關鍵的技術,一切突然會豁然開朗。

毫米波,或許就是5G發展邁上更高一階的墊腳石。而且全行業在這其中已經達成了充分的共識。

填補5G用例的關鍵拼圖

5G所許諾的高帶寬、低時延特性是建立在其上諸多應用案例所依賴的核心,在只有Sub-6GHz頻段部署的情況下,這兩個特性並不能得到充分的展現,從而使一些滲透入行業的具體5G應用案例難以達到最理想的效果。

例如醫療行業。根據行業內資深人士的粗略統計,全國範圍內在二級以上的醫院有23000多家,開通5G基站的大概不到800家,而且很多都沒有繼續使用。至於超低延遲的遠程手術,現階段難以在基層複製,也沒有成規模應用,淪為光鮮但難稱作實用的技術展示。

以醫用的角度講,5G現在的用例局限在一些小場景中,還沒有出現非常剛性的不可替代需求;而且醫療行業容錯率極低,對網絡條件敏感度特別高,所以相比先進,醫療行業更看重成熟;再者作為民生行業,它也不希望成本過高,對醫院和患者都會造成額外負擔。

以現狀和需求結合分析,醫療行業的5G應用在覆蓋、延時、帶寬,以及連接穩定性上仍有相當大的上升空間。其實,醫療行業所遇到的問題也相當具有代表性,能反映多數行業在與5G結合,實現預期目標時所發生的實際困難。

面對帶寬、延時和可靠性與用例期待的不匹配,毫米波的接入將會從根本上改善5G用例的局限性。由於毫米波頻帶資源相較於Sub-6GHz豐富了很多,網絡容量和帶寬都得到了極大增長,上下行速率能比Sub-6GHz頻段提高4至6倍,以3G末到4G初時代演進的速率(10倍)變化為參照,這個數值比較符合製造代際差距體驗的基礎。

在延時和可靠性方面,毫米波也具有顯著優勢。它能夠真正實現5G概念在推出時的低時延承諾,毫米波當前技術條件下其時延為Sub-6GHz的一半多,端到端時延最好能低至4ms;跨頻段多鏈路聚合重複傳輸技術保證冗餘,多點ERP等技術能也提高傳輸的可靠性。

最後,任何行業都天然存在的成本關切,毫米波部署也能通過以一兩倍成本換取數據吞吐能力翻10倍乃至20倍,在越來越高的流量需要驅使下,實現更低的每比特成本。

毫米波的完美切入點

以上述這些毫米波的優勢為出發點,產業側比較快能找到切入的區塊在於超高清視頻傳輸/賽事直播,製造業的實時控制與自動化、以及XR、企業專網鋪設等方面上。

超高清直播是自5G概念提出起就一直在推動落地的項目,從2018年平昌奧運會就在大力宣傳的手機收看超高清賽事直播,再到2020年東京奧運會的5G賽場實況轉播,以及今年美國的超級碗橄欖球賽——每一次高清賽事傳輸的經驗和技術升級,也都伴隨著傳輸技術的改善和升級。

就以今年的超級碗為例,考慮到現場數據傳輸量巨大,參與無線網絡布設的高通部署了5G毫米波傳輸系統,為賽事場館提供了高達4.5TB的流量容限,在部分場景下,峰值下載速度可達到3Gbps,為4G LTE的20倍,為觀眾提供多機位的同時觀賽視角。由於毫米波視距傳輸效果最佳的特性,小體積的毫米波基站網狀部署,從照明設備、揚聲器等位置為全場觀眾提供高速傳輸通道,這樣一來也充分利用了毫米波網絡的高容限特性。

而明年的北京冬奧會,承辦地已經將毫米波網絡作為賽事轉播現場傳輸的主要載體,屆時低壓縮率的8K賽事畫面能正好通過5G毫米波的大上行帶寬進行傳輸,低壓縮率同時也能把編解碼的時延控制在1ms甚至是低於1ms。這不僅是對體育賽事的利好,而且是為所有依賴實時網絡視頻傳輸開展業務的行業打開了一片新的天地,前述的遠程醫療也會擺脫現在的實施困境。

從另一方面看超級碗的案例,在高傳輸帶寬之下所暗含的提升,便是毫米波網絡的系統容量遠遠高於低頻網絡,能使它在人口稠密場合如超大規模城市中發揮出更大效用。現在大城市裡幾百米一個基站的情況司空見慣,這並非信號覆蓋的需要,而是如果不保證基站數量就會在用戶接入端產生流量瓶頸。毫米波若得到部署,則可完美解決這個痛點。

XR的情況與體育賽事轉播類似,毫米波的高帶寬和低時延特點能在為更高畫質無線AR/VR應用、更低時延操控反饋提供硬體條件的同時,也拓寬其適用範圍——也許在毫米波網絡部署深化的將來,XR能走出小黑屋,在毫米波精確的定位能力下,兌現其橫空出世時所許諾的美好願景。

智能製造業的生產環境則有點類似於人口稠密區,如果存在大量的自動化自行單元(如AGV車輛),免不了要對這些單元進行管控,這其中所要進行的數據傳輸對實時性、網絡通暢度以及整體帶寬容量都會有較高的要求。這不是能用Wi-Fi敷衍過去的需求,根據具體機器人方案供應商的統計,一部AGV需要大約2Mbps的傳輸帶寬,在較大的廠區里或項目下,或能有數百台車同時運行,要同時保證千兆級的帶寬和低時延的遠程控制能力,只有毫米波網絡才能做到。

融合縱橫 春風吹向未來

不論是5G網絡內Sub-6GHz與毫米波在網絡通信技術層面的聚合,還是在更廣泛層面上,5G對各行各業的滲透以及反方向上各垂直行業對5G方案的量體裁衣,毫米波都會在這其中扮演關鍵的一環,不僅僅是因為技術特點,更因為前期充分的生態發展,已經為5G毫米波網絡加入商用鋪好了路。

僅是現在,全球市場上就已經有超過100款智慧型手機終端對毫米波頻段提供了支持,包括搭載高通5G旗艦移動平台驍龍888 Plus、驍龍888的眾多旗艦機型以及搭載驍龍780G、驍龍778G等5G移動平台的各檔位機型等。而且由於有高通等行業領頭廠商經過日積月累的技術疊代革新,它們所提供的成熟方案基本上能讓所有設備廠商都具備毫米波基站的生產能力。

而在決策層意志,5G網絡往毫米波延展的行動也已經箭在弦上。今年7月13日,十部門聯合印發《5G應用「揚帆」行動計劃(2021-2023年)》,文中提出「加強5G頻率資源保障,適時發布5G毫米波頻率規劃,探索5G毫米波頻率使用許可實行招標制度,研究制定適合我國的5G工業專用頻率使用許可模式和管理規則」。有決策層的助推,毫米波的生態勢必會得到進一步的成長。

可以想像,當有足夠多垂直行業通過毫米波實現了自己的網際網路+再度進化時,此刻我們再回望5G,將能看到一幅所有行業通過5G通信「合縱連橫」的壯觀場面,也就是在這一刻,人們會真正體驗到4G到5G之間,這其中應有的代差感。和所有事物一樣,5G同樣需要積累量變而實現質變。

毫米波指向的不僅僅是當下和面前的道路,它也是未來通信技術演進路徑上的一個必經節點。接下來的5G演進會沿著毫米波繼續往更高頻率擴展,這個過程中,6G概念將會一點點匯聚成型。不論從商用前景角度,還是宏觀戰略框架下考慮,毫米波都值得所有人為之頷首。

文章來源: https://twgreatdaily.com/492644239_119711-sh.html