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。

 

 

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对于毫米波5G的发展窘境,韩国作为全球5G急先锋应该是最典型的例子。韩国早在2018年就拍卖了3.5GHz和28GHz 5G频段,韩国三大运营商在拍得5G频段后,向韩国监管层提交了3-5年的5G基站建设计划,其中,承诺3年内(到2021年底)将新建45215个28GHz毫米波5G基站。

 

 

然而,尽管韩国3.5GHz 5G网络建设如火如荼,但28GHz 5G建设非常缓慢,截至2021年3月,韩国三大运营商总计建成了仅91个28GHz 5G基站,与原计划相差甚远。

 

韩国监管层三番五次呼吁运营商加快毫米波5G建设,甚至警告如果在2021年底之前无法完成既定目标将收回28GHz频段。但韩国运营商的回应也只是摊摊双手表示无奈。运营商们表示,毫米波服务模式不明确,技术和设备成熟度不高,且覆盖能力仅为3.5GHz的10%-15%,需要部署非常密集的基站,网络投资成本相比3.5GHz呈指数级增长,不适合用来建设全国性的网络,只能用于热点区域和5G专网部署。

 

 

韩国运营商还表示,对于28GHz 5G建设,韩国完全没有必要与美国争第一,因为美国光纤宽带普及率较低,他们寄希望于采用5G毫米波固定无线来替代光纤入户,而韩国光纤宽带普及率高,毫米波频段将主要用于移动业务和企业专网,但对于面向消费者大众的移动业务,需要部署大量的基站,网络部署成本太高,对于垂直行业的2B专网,目前商业模式还不成熟。

 

既然毫米波5G网络部署成本太高,运营商不愿意投资,那就让三家运营商共建共享吧。针对毫米波5G部署进度缓慢,韩国业界提出了这样的建议。

 

但问题又来了,一方面,如果三家运营商共建共享毫米波5G公网,由于毫米波无线覆盖范围太小,终端从一家运营商的网络区域移动到另一家运营商的区域时,容易发生通信中断的问题;另一方面,对于5G专网,是未来运营商在2B领域的竞争焦点,运营商之间很难达成共建共享合作。

 

韩国并非个例,美国早在2019年就商用了5G毫米波,根据市场调研公司OpenSignal最新测试数据,目前其5G毫米波网络的可用率不到1%。据统计,截至2021年1月,全球仅有8家运营商提供了5G毫米波服务。这些数据表明了全球5G毫米波发展进度之缓慢。

 

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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。

 

 

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。

 

 

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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