从毛坯到精装:5G毫米波商用逐步走向成熟
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5G毫米波技术是5G应用中一项重要的基础技术 [2] ,毫米波指的是一种特殊电磁波,波长为1毫米到10毫米,波动频率为30GHz-300GHz [1] 。相对于6GHz以下的频段,毫米波具有大带宽、低空口时延和灵活弹性空口配置等独特优势,可满足未来无线通信对系统容量、传输速率和差异化应用v等方面的需求。
毫米波是指波长为毫米级的电磁波,通常所处频段为30 - 300 GHz,往往也包含24 GHz 以上频段。5G网络需要毫米波来支持更高的速率和更低的时延,为各种新型应用提供通信基础设施。相比于4G ,5G一个关键的提升就是能够利用更多的频谱资源来满足不同种类的业务需求,其中就包括使用毫米波的频段资源来实现极高带宽和极低时延。
随着业务对带宽需求的不断增加,通信频谱不断向更高频谱延伸,5G毫米波具有丰富的频率资源,是移动通信技术演进的必然方向。2020 年,5G已经开始规模商用,整个产业界的目光都开始投向5G下一阶段部署的关键技术,其中5G毫米波倍受业界关注和重视。5G毫米波具有高带宽、低时延等突出优势,能够充分释放5G的全部潜能,从而实现业务体验的提升和千行百业的数字化转型,真正实现“4G改变生活、5G改变社会”的愿景。毫米波和中低频段的Sub-6GHz都有各自的技术优势,5G毫米波和Sub-6GHz互相配合和补充才能够充分释放5G的全部潜能,为变革用户体验和推动行业数字化转型提供关键赋能。
据GSMA及相关市调机构预测,5G毫米波作为高速接入、工业自动化、医疗健康、智能交通、虚拟现实等方面的核心使能技术,预计将在2035 年之前对全球GDP做出5650 亿美元的贡献,占5G 总贡献的25%;在2034年之前,预计在中国使用5G毫米波频段所带来的经济受益将达到约1040亿美元,其中垂直行业领域中的制造业和水电等公用事业占贡献总数的62%,专业服务和金融服务占12%,信息通信和贸易占10%。
联发科发布旗下首款支持5G毫米波的移动平台——天玑1050,支持毫米波和Sub-6GHz全频段5G网络,提供高速率和广覆盖的5G连接,为用户带来更加完整的5G体验。
联发科官方表示,天玑1050移动平台采用台积电6nm制程,搭载八核心CPU,包含两个主频的2.5GHz的Arm Cortex-A78 大核,GPU采用新一代Arm Mali-G610,天玑1050高度集成5G调制解调器,支持5G毫米波 和Sub-6GHz 全频段网络的双连接和无缝切换,在5G Sub-6GHz(FR1)频段内支持3CC三载波聚合技术,在5G毫米波(FR2)频段内支持4CC四载波聚合技术,提供更高5G速率。
在无线连接方面,天玑1050支持Wi-Fi 6E 2x2 MIMO,提供2.4GHz、5GHz和6GHz三个频段的低延迟无线网络连接。存储方面,支持LPDDR5内存和UFS 3.1闪存。
通话方面,支持5G双卡双待(5G SA+5G SA)和双卡VoNR通话服务。另外,采用MediaTek MiraVision 760移动显示技术,支持FHD+分辨率144Hz刷新率显示,搭载双摄HDR视频拍摄引擎,支持智能手机的前置与后置两个摄像头同时录制高动态范围视频。
采用天玑1050 5G移动平台的终端预计将于2022年第三季度上市。此前,有消息人士向雷峰网表示,联发科推出的支持毫米波5G的SoC主要面向美国市场。从其采用的制程来看,这款支持5G毫米波的移动平台,产品定位为中端。
另外,联发科还同时发布了支持全频段Sub-6GHz 5G网络的天玑 930 5G移动平台和支持4G LTE网络的采用天玑 930 5G移动平台,预计将分别于2022年的第二季度和第三季度上市。
在匈牙利布达佩斯召开的3GPP RAN第96次会议圆满结束。在本次会议上,5G R17标准宣布冻结,标志着5G第二个演进版本(第三个版本)标准正式完成。这不仅意味着5G技术演进第一阶段的圆满结束,而且也证明了移动生态系统具有强大韧性,并为下一步R18及未来版本演进奠定了基础。
业内相关专家表示,如果R15版本是5G技术标准的“毛坯”,那么R16可以理解为“精装”,而R17版本就是“精装”之上的“软装”,起到了点睛添花的效果。
作为一个关键里程碑,R17不仅为5G系统的多项基础性技术带来更多增强及扩展特性,例如工业物联网增强、定位增强、V2X增强、终端节能、覆盖增强、扩展的直连通信功能、非地面通信等,还将毫米波频段扩展到了71GHz,毫米波频段丰富的频谱资源可以有效应对未来移动通信系统的高标准、差异化需求。随着产业链的日益成熟,5G毫米波技术将加速发展,并带动更多的经济增长,为5G应用提供更加广阔的发展空间。
从2G 到5G,无线通信标准的发展速度大概是10年/G。在短短2-3年的时间内,5G在全球已经得到了广泛商用。
数据显示,全球已经有210多家运营商部署5G网络,2020到2025年的5G手机销量有望超过50亿部。5G的应用已经远不止是智能手机,而是拓展到了更多的垂直领域,比如车联网、自动驾驶、机械控制、工业制造、能源开发、智能农业、智慧城市等等。
产业发展,标准先行。根据5G的标准路线图,5G标准的发展可以分为两个阶段:前三个版本是第一阶段,Rel-17的功能性冻结代表着5G演进第一阶段的顺利完成。
其中,Rel-15是5G未来演进的奠基石。5G的第一个版本构建了一个灵活的系统架构和可延展的帧结构。这个统一架构可以同时支持中低频(也就是Sub-6GHz)和毫米波频谱。中低频段可以达到好的区域覆盖,而毫米波可以达到极致的峰值速率、更高的网络容量、更低的时延和更高的定位精度。毫米波和Sub-6GHz都是5G的核心技术,能够针对不同的应用场景和需求。
从应用场景来说, Rel-15的重点还是增强型移动宽带技术(例如智能手机应用),而Rel-16和Rel-17最关注的是5G的行业扩展。Rel-16引入了第一个基于5G的车联网技术、基于5G的定位技术,并进一步完善了超可靠低时延URLLC技术标准规范。Rel-16中也引入了免许可频谱技术,更进一步解决频谱资源短缺的问题。对于手机能耗问题,从Rel-16开始,3GPP标准规范中也引入了一系列节能的优化。
基于前两个5G标准版本,Rel-17继续推进行业应用。和5G智能手机和其它高性能终端需要大带宽以及多天线技术的支持不同,像手表等低复杂度终端,不需要那么多功能的支持,也不可能放太多天线,所以Rel-17引入的NR-Light(RedCap)可以将5G普及到更低复杂度的物联网终端,同时降低这类终端的能耗。
Rel-17还引入的另一项重要的全新特性,是非地面通信NTN,也就是卫星通信。同时,Rel-17进一步扩展了直连通信功能,支持任意类型的两个终端之间的通信,对于增强覆盖和解决自然灾害下的紧急通信提供了更灵活的解决方案。