5G 毫米波为啥这么难?

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本文来自Qorvo半导体

如果把 sub 6GHz 5G 网络比喻为在一座老城里扩建一条单车道公路,那么毫米波 5G 就相当于在一座新城里新修一条四至八车道公路。

相比 sub 6GHz,毫米波不但具有带宽大、容量高、时延低优势,而且由于其处于超高频段,对于移动产业而言就像是一块未开垦的处女地,一块未被污染的净土,可以不用担心无线干扰而自由自在地使用。

毫米波一度被认为是 5G 时代最具价值潜力的频谱资源。但目前来看,在全球 sub 6GHz 5G 快速发展的同时,毫米波 5G 发展却相当缓慢,甚至陷入了“左右为难”的尴尬境地。

毫米波

5G 毫米波到底怎么了?为什么发展如此缓慢?下面我们用一张表来说明。

毫米波发展

覆盖能力

毫米波的优势是带宽大、容量高,但由于其频率高,波长短,自由空间传播损耗、穿透损耗和绕射损耗大,导致单小区覆盖范围很小。实测显示,即使终端处于视距(LoS)环境,毫米波小区的覆盖范围不过 100 米左右,几乎与 Wi-Fi 覆盖范围差不多。与 sub 6GHz 相比,毫米波绕射能力越差,穿透能力越差,难以穿透墙壁、门和房间家具等障碍物。因此,在城区建筑物密集场所,运营商需要建设更多的基站,并保证基站与终端处于视距状态,才能实现稳定高速的通信。

优势

即使针对 2B 场景点状部署 5G 专网,一方面对于面积较大一点的园区、大型工厂等也需要建设更多的基站;另一方面,由于厂房、办公楼、医院等室内场所存在墙壁、门、设备等各种障碍物,要确保终端与基站之间保持视距环境来维持高速、稳定的通信,同样需要在多个点部署更多的基站,这些都会带来更高的网络部署成本。

解决办法是通过 Massive MIMO+ 波束赋形的方式来提升覆盖范围,但这会带来天线单元、功放、低噪放大等器件数量的增加,设备的成本也会随之增加。此外,通过加装直放站、反射板等方式也能扩展毫米波的覆盖范围。

 

基站单价

相比 sub 6GHz,毫米波不仅需要建设更多基站,更大的问题是,毫米波基站的单价比 sub 6GHz 高 30% 至 40% 左右。

主要原因是:1)全球大部分运营商都通过 sub 6GHz 部署 5G 网络,具备规模优势,而全球毫米波基站很少,单价更高;2)sub 6GHz 基站的 DU 和 RU 分离,DU 可集中部署,而毫米波基站的 RU 和 DU 合设,因此价格更贵;3)毫米波基站与 sub 6GHz 基站之间存在内部架构差异(比如毫米波基站的天线单元更多)。

 

终端生态

对于 sub 6GHz 终端生态,目前智能手机、5G CPE、5G 模组的种类越来越多,终端生态正在不断壮大,但毫米波终端生态还处于非常早期的阶段,尤其是面向 2B 领域。同时,全球终端芯片厂商更看好 sub 6GHz 生态,不会开发单独使用毫米波的调制解调器,这意味着不会存在独立采用毫米波的 5G 专网.

 

建设和运营成本

前面已经讲过,如果用毫米波建设 5G 公网,需要部署密集的基站,建设和运营成本相比 sub 6GHz 呈指数级增长,那如果用毫米波部署 5G 专网呢?目前 5G 2B 专网发展的最大障碍之一是其成本比 Wi-Fi 更高,而采用毫米波部署 5G 专网的成本比采用 sub 6GHz 更高,显然这给企业 5G 专网部署进一步增高了门槛。

 

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