5G毫米波因寬頻帶、資源充足、高頻等特點，優(yōu)勢突顯
毫米波是波長為1mm~10mm的電磁波,頻段范圍通常定義為26.5GHz~300GHz，其工作頻率介于微波與遠紅外波之間，因此兼有兩種波譜的特點及優(yōu)勢，如寬頻帶、傳輸速度快、抗低頻干擾等。目前毫米波主要應用于通信、雷達、測量等領域。
5G網(wǎng)絡也是毫米波應用的重要領域，3GPP規(guī)定5GNR的毫米波工作頻率FR2(24.25GHz-52.6GHz)，相較Sub-6頻段（6GHz以下），毫米波在能力拓展和應用落地方面均有一定優(yōu)勢：一是毫米波頻譜資源充足，能夠緩解全球中低頻段頻譜資源枯竭的困境；二是毫米波連續(xù)大帶寬能夠達到5G的最優(yōu)性能，滿足目標應用場景對容量、性能等方面的要求；三是毫米波具有天線體積小、設備輕量化等特點，更易于網(wǎng)絡部署；四是毫米波頻段高，干擾源少，信道穩(wěn)定可靠。
全球多個國家和地區(qū)推廣或部署5G毫米波
國際電聯(lián)世界無線電通信大會(WRC-19)上確認將24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、66-71GHz共14.75GHz帶寬的毫米波頻率標識用于5G未來發(fā)展。3GPP將5G毫米波頻段劃分為5個子頻段，各國紛紛開展布局。
截至2022年第三季度末，全球約75個國家完成了5G的毫米波頻譜分配。其中商用5G毫米波網(wǎng)絡已經(jīng)在美國、意大利、日本、新加坡、中國臺灣等地區(qū)啟動建設。
1. 美國運營商早期部署5G網(wǎng)絡大多采用毫米波，后續(xù)補足Sub-6頻段
美國早期將低頻資源拍賣給衛(wèi)星、航空、軍事等領域使用，可供FCC分配的民用資源幾近枯竭，且美國光纖覆蓋率低，基本無法實現(xiàn)5G基站間通信，故在5G預研時就將視角聚焦在毫米波上。美國運營商Verizon、AT&T從2017年開始進行5G商用毫米波測試。Verizon先后通過收購通信公司和毫米波牌照競拍成為擁有毫米波牌照最多的運營商。
然而，因5G毫米波網(wǎng)絡覆蓋率和流量使用率低（不足1%），故Verizon和AT&T均于2021年增加中頻段（1GHz-6GHz），采用毫米波+Sub-6雙模1互補的模式優(yōu)化5G網(wǎng)絡覆蓋。
2. 韓國、日本等國家選擇毫米波+Sub-6同時發(fā)展
為了與美國對齊，韓國于2018年分配5G中頻段3.5GHz和毫米波頻段28GHz，運營商SKT、KT和LG U+也均獲得800M毫米波帶寬。從2019年4月韓國開通5G服務后，韓國運營商開始按政府要求建設5G毫米波基站。
日本于2017年就已經(jīng)開始5G試驗。2018年，日本總務省(MIC)修改了頻譜分配流程，以鼓勵新運營商進入5G市場。隨后一年，MIC批準了KDDI 、NTT DOCOMO、樂天移動和軟銀四家運營商申請的5G頻譜，并同時允許垂直行業(yè)申請28.2GHz-28.3GHz毫米波頻段。
3. 中國5G毫米波應用尚處于試驗測試階段
2021年5月，中興、中國聯(lián)通、高通與TVU Networks在實驗環(huán)境下完成5G毫米波（26GHz）大上行幀結構的8K視頻回傳業(yè)務演示。2022年，北京冬奧會作為毫米波試點進行應用，應用包括全視角賽事服務、自由視角賽事直播等場景。
近期，中國聯(lián)通對外發(fā)布《中國聯(lián)通5G毫米波技術白皮書3.0》，明確中國聯(lián)通將按照2023年場景化部署試驗、2024年進行關鍵能力試驗驗證、2025年毫米波創(chuàng)新應用部署的三年計劃，推進毫米波網(wǎng)絡能力實現(xiàn)。
5G毫米波未成為5G主流頻譜原因分析
毫米波在5G初期一度被認為是發(fā)展的重點頻段，時至今日，毫米波產(chǎn)業(yè)應用仍舊風雨飄搖。
2023年初，韓國KT、LG U+等也因覆蓋范圍受限、大規(guī)模毫米波基站建設成本高等因素，建站進度遠不及預期，完成率僅為10.6-12.5%，未能達到政府的部署要求，被韓國科技部撤銷毫米波牌照。
日本NTT DOCOMO和樂天移動以Sub6和毫米波為中心， Sub-6用戶呈增長趨勢，而毫米波用戶無增長且流量占比偏低。據(jù)MIC數(shù)據(jù)顯示，截止2022年3月，樂天移動建設Sub-6和毫米波的基站數(shù)基本相同，其中Sub-6基站用戶增長率為12.6%，毫米波基站為0.0%。另外，日本5G用戶流量中，毫米波（28GHz頻段)使用率僅為0.2%。
即使2019年就開始超前部署毫米波的美國，仍受制于產(chǎn)業(yè)不成熟，頭部運營商Verizon、AT&T均轉戰(zhàn)Sub-6部署。根據(jù)市場調研公司OpenSignal測試數(shù)據(jù)，5G毫米波網(wǎng)絡的可用率不到1%。
我們分析主要原因在于毫米波自身特點、以及應用需求不明顯：
1.毫米波覆蓋半徑小，相同覆蓋的建設及運營成本高，阻礙規(guī)模部署。毫米波由于頻率高、傳輸損耗大導致覆蓋能力差，單個毫米波基站覆蓋半徑約150米左右，僅為Sub-6等低頻覆蓋半徑的1/5。若要像3.5GHz頻段一樣建成一張連續(xù)覆蓋的5G毫米波網(wǎng)絡，建站數(shù)量比普通5G基站多二十幾倍，建設成本高。
2.毫米波穿透力差、漫反射衰減嚴重，體驗不佳難受客戶青睞。一是毫米波波長短（1-10毫米之間），穿透力差，樹葉、水滴都能將其遮擋。二是毫米波對物體表面敏感，容易將信號能量發(fā)散到多個不同的方向，導致接收端收到的信號很差，影響用戶體驗。如日本雖然建設了2萬+毫米波基站，但是用戶信使用過程中出現(xiàn)易中斷、覆蓋不足等問題突出，導致客戶不愿為毫米波業(yè)務買單。
3.低頻毫米波的帶寬優(yōu)勢明顯，但由于缺乏“殺手級”應用，短期內(nèi)難以充分釋放價值。全球中低頻段頻譜資源逐漸枯竭，更多依靠頻段重耕和頻率協(xié)調解決，相反毫米波憑借連續(xù)寬廣頻譜資源，可以更好的實現(xiàn)帶寬能力提升。然而由于目前XR、智慧家庭等規(guī)模應用推廣尚不明晰，傳統(tǒng)視頻等業(yè)務可通過現(xiàn)有帶寬滿足，短期需求不明顯。
5G毫米波未來展望
5G毫米波的規(guī)模應用仍面臨眾多挑戰(zhàn)，但其自身輻射小、分辨率高、方向性強等優(yōu)勢可作為Sub-6的補充覆蓋，更好的應用于2B、2C精細化場景通信以及成像、雷達、衛(wèi)星通信等特定領域應用。如：
2B場景通信：為工業(yè)自動化場景提供超低時延、高可靠的網(wǎng)絡連接。AGV（無人搬運車）自動駕駛需定位導航、調度避障、地圖更新等業(yè)務，對網(wǎng)絡時延、可靠性、帶寬要求高，采用5G毫米波，能夠充分滿足上述應用場景的要求；愛立信和奧迪構建的機器人單元采用5G毫米波進行連接，基于5G uRLLC的高可靠性，機器人在工廠工人誤操作/遭遇危險時，立即提供保護措施，避免工人受到傷害。
2C個性化場景通信：為人員密集型場所提供超大容量、超高傳輸速率的網(wǎng)絡連接。體積小、容量大的毫米波設備在人員密集場所（機場、車站、劇院、體育館等）熱點區(qū)域進行有針對性的精細化部署，能夠有效提升系統(tǒng)容量及用戶體驗速率。美國運營商Verizon在高通的助力下，利用5G毫米波技術打造了世界上網(wǎng)速最快的體育場。比賽期間，5G毫米波網(wǎng)絡承載了超過4.5TB的總流量，部分場景下峰值速率高達3Gbps。
