如何优化毫米波网络

㈠ 毫米波5G—拓展无线宽带网络业务应用和部署模式的新工具

通信世界网消息 （CWW）日前，高通和中兴通讯联合宣布，为配合和支持IMT-2020（5G）推进组制定的支持200MHz载波带宽的5G毫米波测试和部署需求，双方成功展示了基于26GHz毫米波频段200MHz载波信道的双连接和载波聚合等技术特性。这是我国“迈向5G毫米波商用的一项关键成果”，同时也为全球毫米波5G产业的进一步发展壮大奠定了基础。

毫米波5G的产业生态逐渐发展

根据GSA数据，截至2021年8月中旬，全球已有超过160个电信运营商投资于毫米波5G技术，而支持毫米波5G的终端设备已达84款。这些数字均较一年前有大幅度上升，例如在一年前的2020年8月，仅有30余款终端设备支持毫米波5G技术。Strategy Analytics预测，毫米波5G智能手机在全球智能机销售中的占比，将从2020年的2%，上升至2026年的14.8%。随着5G网络和业务在全球市场的不断扩展，毫米波5G凭借其技术经济特性，也必将成为电信运营商拓展业务应用和网络部署模式的得力工具。

毫米波5G的技术经济特点

相较传统上常用于移动通信的6GHz以下的频谱资源，毫米波频段的可用频谱数量更多、载波带宽更大。美、韩等国运营商在毫米波频段都获得了800MHz的频谱资源，远远超过中低频段几十至百兆量级的频谱带宽，这为运营商提供可与光纤接入相媲美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制约了其基站的覆盖范围，将显着影响运营商的网络建设成本或部署进度。美国Verizon在启动5G部署两年之后，其毫米波5G的可用性仅为0.7%，而其竞争对手T-Mobile的600MHz 5G网络的可用性则已达到36.3%。可见，毫米波5G并不适用于广域移动的应用场景。

同时，供应充足而又应用受限的特点也显着影响了毫米波频谱的拍卖价格。下表给出了近年来部分国家5G频谱拍卖的单位成本，可见毫米波频谱的获取成本远远低于中低频段频谱，这为电信运营商发展新的业务应用提供了更大的灵活度。

上述特点使毫米波频段具有独特的技术经济特征，既制约了毫米波5G在传统部署模式中的应用，又使运营商有机会利用毫米波5G开拓新的业务与应用。

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，是宽带运营商实现“最后一公里”接入的重要技术选项，但受限的带宽和高昂的使用成本也一直制约着固定无线接入的进一步推广普及。毫米波5G的技术经济特点使之可以显着提升固定无线接入的竞争力，从而为宽带运营商提供更为灵活的技术和市场选项，也将有助于提升宽带市场竞争水平。

自Verizon启动毫米波5G部署之后，固定无线接入就是一个重要的应用场景。至2021年8月，Verizon已在全美52个城市提供了基于毫米波5G的家庭宽带接入服务，同时也将这一宽带接入服务扩展到了政企市场，在42个城市提供基于毫米波5G的商业宽带服务。

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，仍能实现较远距离覆盖，从而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就与高通、爱立信等厂商合作，将毫米波5G用于偏远地区的无线宽带连接，在距离基站7公里的地点实现了下行1 Gbps、上行55 Mbps的平均接入速率。

Strategy Analytics预计，基于5G的固定宽带无线接入在全球家庭宽带市场中的占比，将从2020年的0.1%上升至2026年的4.5%，用户年均复合增长率接近95%。

毫米波5G可提供高质量的流量热点服务

在大型 体育 比赛、文艺演出、商业展会，以及人流密集的机场、车站等交通枢纽或商业中心区，人流密集且数据流量突发特征明显，往往会在短时间内产生极高的数据流量，历来是无线网络设计和优化的热点和难点。工作于中低频段的蜂窝移动通信网络，由于频谱总量有限，往往不足以支持突发的高数据流量。Wi-Fi系统虽然频谱带宽较宽，但非授权频谱的特点及其系统接入机制使Wi-Fi系统在面对大量并发接入时，系统效率会急剧下降。而毫米波5G的技术经济特点使之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。

在今年2月的美式橄榄球超级碗的比赛场地，美国三大运营商AT&T、Verizon和T-Mobile就分别动用了800MHz、600MHz和400MHz的毫米波频谱资源，部署5G无线接入系统，从而显着提升了现场观众的使用体验。据Global Wireless Solutions (GWS)的现场测试结果，AT&T 5G网络的平均下载速率达到了1.26 Gbps，Verizon和T-Mobile也分别实现了432 Mbps和388 Mbps的平均速率。

当前，2022北京冬奥会正处于紧锣密鼓的准备之中，高清视频直播、VR沉浸式体验等新型应用必将在冬奥会期间得到广泛采用，这也将对无线通信网络提出更高要求，而毫米波5G则可在服务奥运的过程中发挥重要作用。

毫米波5G可为工业互联提供有效支撑

5G服务千行百业已成为 社会 共识。在政企市场，5G网络往往需要支持远程控制、无人运输、自动缺陷检测等新型应用，这些应用对网络性能提出了新的要求。比如智慧工厂的无人运输系统需要网络支持超高可靠和超低时延，而远程控制系统则需要将监控视频实时上传，对网络上行带宽的需要可达1Gbps以上。另一方面，工业园区或厂房车间也都是相对开阔的有限区域，适合毫米波系统扬长避短，发挥大带宽高速率的优势，同时把部署和运行成本控制在合理范围。

Verizon就已经为Corning、WeWorks和美军的若干军事基地提供了基于毫米波5G的专用网络服务。在德、英、日、韩等国，监管机构还在毫米波频段分配了专供企业用户申请使用的专用频谱，供企业部署自有的5G专网。下表列举了部分在毫米波频段为企业用户分配专用5G频谱的国家或地区。可以预见，毫米波5G将在政企专网市场获得新的发展空间。

毫米波使能新型部署模式

除了直接服务于终端用户，毫米波5G还可作为回传链路，降低5G网络部署初期对光纤回传链路的需求，提高部署灵活度。3GPP Release 16中定义了名为“集成接入回传”(Integrated Access and Backhaul, IAB)的新特性，可以在一个载波上同时支持终端用户接入和为其它基站提供回传链路，并根据实际业务需求在这两个应用之间灵活调配无线电资源。回传链路部分还可通过“多跳”的拓扑结构，扩展网络覆盖范围。IAB特性既能充分利用毫米波频段充沛的频谱资源，又可以较低成本快速提升毫米波5G的网络覆盖，有望在未来的毫米波5G部署中发挥重要作用。今年7月，Verizon与爱立信合作，成功进行了IAB特性的现场试验。我们期待看到IAB产业链的进一步成熟，从而能为毫米波5G的部署提供更有力的支持。

小结

全球毫米波5G产业生态已趋于成熟。毫米波5G独特的技术经济特点使之可以很好地服务于固定宽带无线接入、流量热点覆盖、以及工业互联等场景，并可利用IAB模式提升自身的网络覆盖能力。可以预见，随着5G业务在全球市场的不断发展，毫米波5G的应用也必将逐渐扩展，成为运营商拓展业务应用和部署模式的得力工具，并为未来6G的研发奠定基础。

㈡ 带你全面了解 5G 毫米波

Ubiquiti 的 60GHz 链路部署大赛正在如火如荼地举办中，大家可以登录到 airFiber WEB界面，在 airFiber 仪表盘中寻找 “60GHz 链路部署大赛” 活动海报，提交您的链接作品就能看到目前的部署排名。比赛已经进行了 38 周，活动会持续到 2021 年 12 月 31 日。

那为什么要举办 60GHz 的链路大赛呢？ 实际上 60GHz 频段通信的波长仅为 5mm 左右 ，属于毫米波。毫米波传播在大气中，会受到大气吸收和大气散射因素作用，从而陷入传输衰减。所以通常毫米波也被认为是微距传输，但是事实证明 Ubiquiti 设计的 airFiber 已经可以将毫米波传输 20 公里以上 ！

什么是 5G 毫米波？

那什么是毫米波呢？2021 年初，中国联通宣布要在明年为北京冬奥会部署 5G 毫米波，这个 5G 毫米波又是什么呢？

这就要从 5G 说起， 5G 是第五代移动通信技术 ，是根据第三代伙伴计划协议 3GPP（3rd Generation Partnership Project）制定的标准。而这个标准通常以十倍的速度作为一次迭代，因此 5G 的网络速度理论上是 4G 的 10 倍。那如何能在提高网速的同时又保证传输呢？这就要从频率和频宽说起。

一般而言 频率越高、频宽越宽，则传输速度越快、数据越多 。可以把频率类比为火车速度，频宽为铁道宽度，传输数据就是乘客。如果火车速度加快、铁道宽度加宽，就可以有更多的火车进行来回运行，那么能来往两地的乘客也就越多、越快。

不过又由于另一个物理特性 光速=波长 频率 ，在光速恒定的情况下，电磁波频率越高则波长越短。 波长越短则电磁波的穿透性就越差，且容易在传输过程中受到环境的影响。 因此之前的 4G、3G 甚至 WiFi 和蓝牙等技术都是使用 3.5Ghz 以下的低频频段。

由于 3.5Ghz 以下频段都用完了，找不到足够干净的频段，而且为了增加速度和使用者体验，5G 就只能往 3.5GHz 以上的高频发展了。依据 3GPP 的定义， 5G 可以分为两大频段：mmWave，这是大多数人谈论的超高速 5G；sub-6GHz，这是大多数人暂时将要体验的 5G。

Sub-6GHz ？

Sub-6GHz 顾名思义是指 6GHz 以下的中低频段 ，低频在 1GHz 以下，中频范围是 3.4GHz 到 6GHz。

我国的 5G 应用主要集中在 6GHz 以下的中低频段，比如中移动为 2.6G、4.9G，联通和电信的频段为 3.5G，而广电更是拥有 700M 的频段。

Sub-6 频段与现在的 4G LTE 频段相近，主要差别就在于 Sub-6 将频宽增加以提升速度 。（类似上文说的多加几条铁轨，可以有更多的火车进行数据运输，虽然火车速度/频率没变，但是能够传输的数据更多了，从而使得通信速度变得更快）。而且由于 Sub-6 有部分的 5G 技术与 4G 融合，所以有部分人会视其为 4G 加速版。

上图是 3GPP 对于 5G 频段的配置方式，上方为 Sub-6，下方为毫米波。

毫米波 mmWave？

毫米波是指 6GHz 以上，从 24GHz 到 52GHz 的较高频率无线电频段。 毫米波的频段比 Sub-6 大幅提升，其火车运行速度也跑得更快了， 传输速度更是可以达到 Sub-6 的 16 倍。

毫米波的可用频带宽度也非常富余，加上空分、时分、正交极化或其他复用技术，5G 中万物互联所需的多址问题，是可以轻易解决的。 更重要的是如此富余带宽的频谱几乎免费， 在 5G 系统中使用毫米波通信技术，不仅可以获得极大的通信容量，更能降低运营商和通信用户的使用成本。

毫米波技术研究由来已久，最早可追溯到上世纪 20 年代。毫米波传播特性研究在 50 年代就已经取得了相当的成就，当时研发的毫米波雷达已应用于机场交通管制。到 90 年代，毫米波集成电路研制已取得了重大突破，使毫米波技术可以广泛地应用于军事和民用通信领域。

毫米波技术在通信领域的应用主要是毫米波波导通信、毫米波无线地面通信和毫米波卫星通信，且 以无线地面通信和卫星通信为主 。在毫米波地面通信系统中，除了传统的接力或中继传输通信应用外，还有高速宽带接入中的无线局域网（WLAN）通信。WLAN 具有双向数据传输 特点，可以提供多种宽带交互式数据和多媒体业务。

Ubiquiti 在 2012 年就开始专研毫米波的无线通信， 更是从 Motorola 招来团队专门负责AirFiber 项目。他们为 AirFiber 设计了独有的射频和调制解调器，使它可以在 6Ghz 以上的 11Ghz、24Ghz、60Ghz 进行无线电传输。 基于毫米波的特性，AirFiber 即使在 10 公里以上的传输中也能处理 1Gbps 的数据，是同时期产品速度的百倍。 而在近期举办的 60GHz 传输大赛中，更有用户使用 AirFiber 产品传输了 24.59 公里 。完全突破了传统认知中毫米波由于超短的波长，传播距离容易受到大气影响的既定印象。实际应用中也证明，毫米波可以取代有线光纤进行主干网络通信。

可以毫不夸张地说，毫米波就是今后移动通信和无线通信的未来，毫米波是 5G 的重要组成部分，而 5G 也是我国发展的重要组成部分。目前国家滑雪中心已经展开了 5G 毫米波实验，相信到 2022 年的北京冬奥会上，大家就能感受到 真·5G 的高速魅力。当然你也可以通过使用 Ubiquiti 的 airFiber 毫米波系列产品，感受毫米波在无线通信领域的速度。

参考资料：

[1]李明. 5G无线:从Sub—6 GHz到mm波机遇与技术挑战[N]. 电子报,2017-10-15(012).

[2]张长青.面向5G的毫米波技术应用研究[J].邮电设计技术,2016(06):30-34.

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

[4]http://qualcomm.cn/ Ookla Speedtest数据显示，5G毫米波速率可达Sub-6GHz的16倍

[5 ]www.ncc.gov.tw

㈢ 5G毫米波是使用什么频段5G毫米波有什么优缺点

波长1～10毫米的电磁波称毫米波。优点：减少天线尺寸，频率越来越高。缺点：空间越来越小。

㈣ 毫米波的使用场景很受限制

毫米波的使用场景很受限制：

要知道带宽越大，信号容量也就越大，通信速率也就变得越快，意味着网速也越快，这是毫米波最大的优势。但现实中，毫米波网络的覆盖能力成为一个大问题，单个基站覆盖能力弱，且建筑御漏物的拍余阻挡、降雨降雪也都对其信号传的影响。

含义

在数月前一场关于5G毫米波的高峰袭拆滚论坛上，GSMA大中华区技术总经理刘鸿直言：“5G毫米波和中低频互相配合、互相补充，才是实现5G完整和最优用户的配合。因此，毫米波并不需要做到全国范围的全面覆盖，只需要在一些人多或特殊的场合做到覆盖即可。

从这个角度来说，毫米波有非常非常灵活的覆盖方式，比如在地铁站用毫米波的基站来进行覆盖；在体育场馆或者音乐厅等用毫米波来覆盖。