如何優化毫米波網路

㈠ 毫米波5G—拓展無線寬頻網路業務應用和部署模式的新工具

通信世界網消息 （CWW）日前，高通和中興通訊聯合宣布，為配合和支持IMT-2020（5G）推進組制定的支持200MHz載波帶寬的5G毫米波測試和部署需求，雙方成功展示了基於26GHz毫米波頻段200MHz載波信道的雙連接和載波聚合等技術特性。這是我國「邁向5G毫米波商用的一項關鍵成果」，同時也為全球毫米波5G產業的進一步發展壯大奠定了基礎。

毫米波5G的產業生態逐漸發展

根據GSA數據，截至2021年8月中旬，全球已有超過160個電信運營商投資於毫米波5G技術，而支持毫米波5G的終端設備已達84款。這些數字均較一年前有大幅度上升，例如在一年前的2020年8月，僅有30餘款終端設備支持毫米波5G技術。Strategy Analytics預測，毫米波5G智能手機在全球智能機銷售中的佔比，將從2020年的2%，上升至2026年的14.8%。隨著5G網路和業務在全球市場的不斷擴展，毫米波5G憑借其技術經濟特性，也必將成為電信運營商拓展業務應用和網路部署模式的得力工具。

毫米波5G的技術經濟特點

相較傳統上常用於移動通信的6GHz以下的頻譜資源，毫米波頻段的可用頻譜數量更多、載波帶寬更大。美、韓等國運營商在毫米波頻段都獲得了800MHz的頻譜資源，遠遠超過中低頻段幾十至百兆量級的頻譜帶寬，這為運營商提供可與光纖接入相媲美的接入數據速率奠定了基礎。

另一方面，毫米波頻段的無線傳播特性制約了其基站的覆蓋范圍，將顯著影響運營商的網路建設成本或部署進度。美國Verizon在啟動5G部署兩年之後，其毫米波5G的可用性僅為0.7%，而其競爭對手T-Mobile的600MHz 5G網路的可用性則已達到36.3%。可見，毫米波5G並不適用於廣域移動的應用場景。

同時，供應充足而又應用受限的特點也顯著影響了毫米波頻譜的拍賣價格。下表給出了近年來部分國家5G頻譜拍賣的單位成本，可見毫米波頻譜的獲取成本遠遠低於中低頻段頻譜，這為電信運營商發展新的業務應用提供了更大的靈活度。

上述特點使毫米波頻段具有獨特的技術經濟特徵，既制約了毫米波5G在傳統部署模式中的應用，又使運營商有機會利用毫米波5G開拓新的業務與應用。

毫米波5G助力固定無線寬頻接入發展

得益於靈活的部署能力，固定無線接入一直是有線寬頻接入的有益補充，是寬頻運營商實現「最後一公里」接入的重要技術選項，但受限的帶寬和高昂的使用成本也一直制約著固定無線接入的進一步推廣普及。毫米波5G的技術經濟特點使之可以顯著提升固定無線接入的競爭力，從而為寬頻運營商提供更為靈活的技術和市場選項，也將有助於提升寬頻市場競爭水平。

自Verizon啟動毫米波5G部署之後，固定無線接入就是一個重要的應用場景。至2021年8月，Verizon已在全美52個城市提供了基於毫米波5G的家庭寬頻接入服務，同時也將這一寬頻接入服務擴展到了政企市場，在42個城市提供基於毫米波5G的商業寬頻服務。

雖然毫米波頻段的無線電傳播損耗較大，但在固定接入場景下通過提高發射功率和採用高增益天線，仍能實現較遠距離覆蓋，從而可以幫助運營商和消費者克服數字鴻溝，實現普遍服務。美國運營商US Cellular就與高通、愛立信等廠商合作，將毫米波5G用於偏遠地區的無線寬頻連接，在距離基站7公里的地點實現了下行1 Gbps、上行55 Mbps的平均接入速率。

Strategy Analytics預計，基於5G的固定寬頻無線接入在全球家庭寬頻市場中的佔比，將從2020年的0.1%上升至2026年的4.5%，用戶年均復合增長率接近95%。

毫米波5G可提供高質量的流量熱點服務

在大型 體育 比賽、文藝演出、商業展會，以及人流密集的機場、車站等交通樞紐或商業中心區，人流密集且數據流量突發特徵明顯，往往會在短時間內產生極高的數據流量，歷來是無線網路設計和優化的熱點和難點。工作於中低頻段的蜂窩移動通信網路，由於頻譜總量有限，往往不足以支持突發的高數據流量。Wi-Fi系統雖然頻譜帶寬較寬，但非授權頻譜的特點及其系統接入機制使Wi-Fi系統在面對大量並發接入時，系統效率會急劇下降。而毫米波5G的技術經濟特點使之能夠從容應對突發的高數據流量，成為運營商提供流量熱點服務的有力工具。

在今年2月的美式橄欖球超級碗的比賽場地，美國三大運營商AT&T、Verizon和T-Mobile就分別動用了800MHz、600MHz和400MHz的毫米波頻譜資源，部署5G無線接入系統，從而顯著提升了現場觀眾的使用體驗。據Global Wireless Solutions (GWS)的現場測試結果，AT&T 5G網路的平均下載速率達到了1.26 Gbps，Verizon和T-Mobile也分別實現了432 Mbps和388 Mbps的平均速率。

當前，2022北京冬奧會正處於緊鑼密鼓的准備之中，高清視頻直播、VR沉浸式體驗等新型應用必將在冬奧會期間得到廣泛採用，這也將對無線通信網路提出更高要求，而毫米波5G則可在服務奧運的過程中發揮重要作用。

毫米波5G可為工業互聯提供有效支撐

5G服務千行百業已成為 社會 共識。在政企市場，5G網路往往需要支持遠程式控制制、無人運輸、自動缺陷檢測等新型應用，這些應用對網路性能提出了新的要求。比如智慧工廠的無人運輸系統需要網路支持超高可靠和超低時延，而遠程式控制制系統則需要將監控視頻實時上傳，對網路上行帶寬的需要可達1Gbps以上。另一方面，工業園區或廠房車間也都是相對開闊的有限區域，適合毫米波系統揚長避短，發揮大帶寬高速率的優勢，同時把部署和運行成本控制在合理范圍。

Verizon就已經為Corning、WeWorks和美軍的若干軍事基地提供了基於毫米波5G的專用網路服務。在德、英、日、韓等國，監管機構還在毫米波頻段分配了專供企業用戶申請使用的專用頻譜，供企業部署自有的5G專網。下表列舉了部分在毫米波頻段為企業用戶分配專用5G頻譜的國家或地區。可以預見，毫米波5G將在政企專網市場獲得新的發展空間。

毫米波使能新型部署模式

除了直接服務於終端用戶，毫米波5G還可作為回傳鏈路，降低5G網路部署初期對光纖回傳鏈路的需求，提高部署靈活度。3GPP Release 16中定義了名為「集成接入回傳」(Integrated Access and Backhaul, IAB)的新特性，可以在一個載波上同時支持終端用戶接入和為其它基站提供回傳鏈路，並根據實際業務需求在這兩個應用之間靈活調配無線電資源。回傳鏈路部分還可通過「多跳」的拓撲結構，擴展網路覆蓋范圍。IAB特性既能充分利用毫米波頻段充沛的頻譜資源，又可以較低成本快速提升毫米波5G的網路覆蓋，有望在未來的毫米波5G部署中發揮重要作用。今年7月，Verizon與愛立信合作，成功進行了IAB特性的現場試驗。我們期待看到IAB產業鏈的進一步成熟，從而能為毫米波5G的部署提供更有力的支持。

小結

全球毫米波5G產業生態已趨於成熟。毫米波5G獨特的技術經濟特點使之可以很好地服務於固定寬頻無線接入、流量熱點覆蓋、以及工業互聯等場景，並可利用IAB模式提升自身的網路覆蓋能力。可以預見，隨著5G業務在全球市場的不斷發展，毫米波5G的應用也必將逐漸擴展，成為運營商拓展業務應用和部署模式的得力工具，並為未來6G的研發奠定基礎。

㈡ 帶你全面了解 5G 毫米波

Ubiquiti 的 60GHz 鏈路部署大賽正在如火如荼地舉辦中，大家可以登錄到 airFiber WEB界面，在 airFiber 儀表盤中尋找 「60GHz 鏈路部署大賽」 活動海報，提交您的鏈接作品就能看到目前的部署排名。比賽已經進行了 38 周，活動會持續到 2021 年 12 月 31 日。

那為什麼要舉辦 60GHz 的鏈路大賽呢？ 實際上 60GHz 頻段通信的波長僅為 5mm 左右 ，屬於毫米波。毫米波傳播在大氣中，會受到大氣吸收和大氣散射因素作用，從而陷入傳輸衰減。所以通常毫米波也被認為是微距傳輸，但是事實證明 Ubiquiti 設計的 airFiber 已經可以將毫米波傳輸 20 公里以上 ！

什麼是 5G 毫米波？

那什麼是毫米波呢？2021 年初，中國聯通宣布要在明年為北京冬奧會部署 5G 毫米波，這個 5G 毫米波又是什麼呢？

這就要從 5G 說起， 5G 是第五代移動通信技術 ，是根據第三代夥伴計劃協議 3GPP（3rd Generation Partnership Project）制定的標准。而這個標准通常以十倍的速度作為一次迭代，因此 5G 的網路速度理論上是 4G 的 10 倍。那如何能在提高網速的同時又保證傳輸呢？這就要從頻率和頻寬說起。

一般而言 頻率越高、頻寬越寬，則傳輸速度越快、數據越多 。可以把頻率類比為火車速度，頻寬為鐵道寬度，傳輸數據就是乘客。如果火車速度加快、鐵道寬度加寬，就可以有更多的火車進行來回運行，那麼能來往兩地的乘客也就越多、越快。

不過又由於另一個物理特性 光速=波長 頻率 ，在光速恆定的情況下，電磁波頻率越高則波長越短。 波長越短則電磁波的穿透性就越差，且容易在傳輸過程中受到環境的影響。 因此之前的 4G、3G 甚至 WiFi 和藍牙等技術都是使用 3.5Ghz 以下的低頻頻段。

由於 3.5Ghz 以下頻段都用完了，找不到足夠干凈的頻段，而且為了增加速度和使用者體驗，5G 就只能往 3.5GHz 以上的高頻發展了。依據 3GPP 的定義， 5G 可以分為兩大頻段：mmWave，這是大多數人談論的超高速 5G；sub-6GHz，這是大多數人暫時將要體驗的 5G。

Sub-6GHz ？

Sub-6GHz 顧名思義是指 6GHz 以下的中低頻段 ，低頻在 1GHz 以下，中頻范圍是 3.4GHz 到 6GHz。

我國的 5G 應用主要集中在 6GHz 以下的中低頻段，比如中移動為 2.6G、4.9G，聯通和電信的頻段為 3.5G，而廣電更是擁有 700M 的頻段。

Sub-6 頻段與現在的 4G LTE 頻段相近，主要差別就在於 Sub-6 將頻寬增加以提升速度 。（類似上文說的多加幾條鐵軌，可以有更多的火車進行數據運輸，雖然火車速度/頻率沒變，但是能夠傳輸的數據更多了，從而使得通信速度變得更快）。而且由於 Sub-6 有部分的 5G 技術與 4G 融合，所以有部分人會視其為 4G 加速版。

上圖是 3GPP 對於 5G 頻段的配置方式，上方為 Sub-6，下方為毫米波。

毫米波 mmWave？

毫米波是指 6GHz 以上，從 24GHz 到 52GHz 的較高頻率無線電頻段。 毫米波的頻段比 Sub-6 大幅提升，其火車運行速度也跑得更快了， 傳輸速度更是可以達到 Sub-6 的 16 倍。

毫米波的可用頻帶寬度也非常富餘，加上空分、時分、正交極化或其他復用技術，5G 中萬物互聯所需的多址問題，是可以輕易解決的。 更重要的是如此富餘帶寬的頻譜幾乎免費， 在 5G 系統中使用毫米波通信技術，不僅可以獲得極大的通信容量，更能降低運營商和通信用戶的使用成本。

毫米波技術研究由來已久，最早可追溯到上世紀 20 年代。毫米波傳播特性研究在 50 年代就已經取得了相當的成就，當時研發的毫米波雷達已應用於機場交通管制。到 90 年代，毫米波集成電路研製已取得了重大突破，使毫米波技術可以廣泛地應用於軍事和民用通信領域。

毫米波技術在通信領域的應用主要是毫米波波導通信、毫米波無線地面通信和毫米波衛星通信，且 以無線地面通信和衛星通信為主 。在毫米波地面通信系統中，除了傳統的接力或中繼傳輸通信應用外，還有高速寬頻接入中的無線區域網（WLAN）通信。WLAN 具有雙向數據傳輸 特點，可以提供多種寬頻互動式數據和多媒體業務。

Ubiquiti 在 2012 年就開始專研毫米波的無線通信， 更是從 Motorola 招來團隊專門負責AirFiber 項目。他們為 AirFiber 設計了獨有的射頻和數據機，使它可以在 6Ghz 以上的 11Ghz、24Ghz、60Ghz 進行無線電傳輸。 基於毫米波的特性，AirFiber 即使在 10 公里以上的傳輸中也能處理 1Gbps 的數據，是同時期產品速度的百倍。 而在近期舉辦的 60GHz 傳輸大賽中，更有用戶使用 AirFiber 產品傳輸了 24.59 公里 。完全突破了傳統認知中毫米波由於超短的波長，傳播距離容易受到大氣影響的既定印象。實際應用中也證明，毫米波可以取代有線光纖進行主幹網路通信。

可以毫不誇張地說，毫米波就是今後移動通信和無線通信的未來，毫米波是 5G 的重要組成部分，而 5G 也是我國發展的重要組成部分。目前國家滑雪中心已經展開了 5G 毫米波實驗，相信到 2022 年的北京冬奧會上，大家就能感受到 真·5G 的高速魅力。當然你也可以通過使用 Ubiquiti 的 airFiber 毫米波系列產品，感受毫米波在無線通信領域的速度。

參考資料：

[1]李明. 5G無線:從Sub—6 GHz到mm波機遇與技術挑戰[N]. 電子報,2017-10-15(012).

[2]張長青.面向5G的毫米波技術應用研究[J].郵電設計技術,2016(06):30-34.

[3]Juli Clover. mmWave vs. Sub-6GHz 5G iPhones: What's the Difference?

[4]http://qualcomm.cn/ Ookla Speedtest數據顯示，5G毫米波速率可達Sub-6GHz的16倍

[5 ]www.ncc.gov.tw

㈢ 5G毫米波是使用什麼頻段5G毫米波有什麼優缺點

波長1～10毫米的電磁波稱毫米波。優點：減少天線尺寸，頻率越來越高。缺點：空間越來越小。

㈣ 毫米波的使用場景很受限制

毫米波的使用場景很受限制：

要知道帶寬越大，信號容量也就越大，通信速率也就變得越快，意味著網速也越快，這是毫米波最大的優勢。但現實中，毫米波網路的覆蓋能力成為一個大問題，單個基站覆蓋能力弱，且建築御漏物的拍余阻擋、降雨降雪也都對其信號傳的影響。

含義

在數月前一場關於5G毫米波的高峰襲拆滾論壇上，GSMA大中華區技術總經理劉鴻直言：「5G毫米波和中低頻互相配合、互相補充，才是實現5G完整和最優用戶的配合。因此，毫米波並不需要做到全國范圍的全面覆蓋，只需要在一些人多或特殊的場合做到覆蓋即可。

從這個角度來說，毫米波有非常非常靈活的覆蓋方式，比如在地鐵站用毫米波的基站來進行覆蓋；在體育場館或者音樂廳等用毫米波來覆蓋。