在5G网络的浪潮中,中国以其卓越的发展成就引领全球。随着5G基站数量突破400万站,中国5G用户即将迈入10亿大关,5G技术已深入钢铁、电力、矿山等22个国民经济的关键行业,应用案例超1万,积累了宝贵的行业经验。面对网络容量、网络时延、连接能力等日益增长的需求,无线网络技术逐渐向5G-A(5G-Advanced)演进。5G-A不仅解锁了新的技术,还拓展了新的频谱应用,实现了更大容量、更多连接、更低时延,更进一步实现全域感知、泛在智能、空天地一体,向传统无线通信未曾触及的应用领域拓展。
在这一进程中,毫米波技术无疑为5G-A网络的发展注入了新的动力。中兴通讯作为毫米波技术产品方案的先行者,一直致力于该技术的研究和适用场景的探索。本文将深入剖析毫米波技术的特点,充分挖掘其适用场景。让我们一起揭晓毫米波技术如何显著提升业务体验,为更多行业应用赋能,开启无线通信技术的新时代。
毫米波技术:5G-A时代的先锋力量
毫米波是指30GHz~300GHz频率范围的电磁波,以其1~10mm的波长,与传统Sub-6G频段相比,展现出令人瞩目的物理特性(见图1),为高速通信和精准服务开辟了新天地。
毫米波技术拥有高达26.75GHz的可用带宽,覆盖多个关键频段。在800MHz带宽的频谱资源下,上下行单用户峰值速率可达2Gbps/6.8Gbps,为大视频下载和实时直播上传业务带来前所未有的流畅体验。
毫米波的子载波间隔为120kHz,slot时长仅为0.125ms,是Sub-6G NR的四分之一。这一特性大幅降低了物理层的时延,为工业物联网、AR/VR、云游戏、实时计算等对时延要求极高的业务场景提供了强有力的支持。
毫米波波长短,天线阵子小,更适合采用大规模天线阵列产品,与波束赋形技术结合,可实现精准覆盖和高效传输。这一特性提高了能量的集中度,降低了对单根天线的发射功率要求,实现了更低的功耗,绿色节能。
毫米波基站利用无线电波的直射、反射、散射等特性,能够实现对目标的测距、测速和测角,为低空经济、水域航道、智能交通等领域提供强有力的技术支持。
尽管毫米波技术拥有诸多优势,但是在覆盖上也面临着一些挑战,尤其是与Sub-6G频段相比,毫米波的穿透损耗更大,绕射能力也相对较弱。因此,我们在毫米波技术的应用上需要巧妙地“扬长避短”,以确保其在最合适的场景中发挥最大的潜力。在不断的探索和实践中,我们发现毫米波不仅适用室外广场、室内热点、大型体育场馆等无遮挡LOS径的场景,对于轨道交通隧道、室外街道等多径效应明显的狭长空间,通过多次反射、多径叠加效应,也能充分发挥其技术优势,为用户提供卓越的通信体验。
中兴通讯:引领毫米波技术方案不断创新
作为业内领先的毫米波技术产品解决方案提供商,中兴通讯一直致力于产品方案的创新和突破,包括灵活的组网架构和帧格式设计,满足不同场景下的多样化业务需求。在产品形态方面,室内外机型结合,满足全场景部署需求。
在组网架构方面,NSA以其快速部署能力在网络部署初期占据优势,有效利用现有的4G基础设施,大幅降低部署成本;而SA则以高数据速率、低延迟和高可靠性实现卓越的网络性能。中兴通讯提供的NSA、SA组网产品解决方案已在意大利规模商用。在SA基础架构上,中兴通讯进一步支持NR-DC(NR双连接)和NR-CA(载波聚合)技术,不仅提供更丰富的配置选项,还为多样化的业务需求和网络性能提供保障。
中兴通讯率先实现了毫米波灵活帧格式设计,每0.625ms周期包含1个全下行时隙和1个全上行时隙,其余3个时隙可根据业务实时需求灵活调度。这种设计使得毫米波系统能够实现上下行容量的弹性调整,满足多样化业务场景的需求。
中兴通讯在2024年7月于马来西亚通过NR-DC组网实现业内最高容量30.8Gbps;同年9月与高通智能手机测试终端进行联合验证,在NR-DC组网条件下结合1024QAM调制方式,单用户速率高达9.34Gbps。
中兴通讯率先推出毫米波分布式微站MiCell,该产品采用创新的中频池化技术,实现前端设备的小型化,支持轻松快捷的部署与扩展,满足室内大空间的应用需求。
树立毫米波商用实践新典范
通过以上创新的技术方案,中兴通讯不仅提升了毫米波技术的性能,也为全场景的部署提供了强有力的产品支撑,满足多样化应用需求。2020年至今,中兴通讯毫米波技术产品方案已在中国、意大利、泰国等多个国家,完成FWA、大带宽回传、XR大空间业务、直播等多种场景的商用落地(见图2)。
FWA(fixed wireless access)是一种利用无线技术实现固定宽带接入的解决方案。它以快速部署、低成本和广泛覆盖范围为显著特点。毫米波的超大带宽可提供更大系统容量和速率,从而进一步提升终端用户体验。中兴通讯在意大利已成功为多家运营商提供了毫米波FWA解决方案,为超过2万家庭用户提供1Gbps下载速率保障,满足了用户对高速互联网接入的需求。
地铁隧道场景中,传统的5G漏缆改造方案不仅成本高、周期长,还会遇到部署空间不足、电源容量饱和等实际部署问题。中兴通讯在上海地铁4号线推出的“车地双用”解决方案,通过在地铁隧道内部署毫米波AAU,构建了一个无需漏缆改造的万兆回传系统,同时,在车厢内部署一套5G数字室分系统。毫米波技术以其高达15Gbps的下行回传能力,让超过1800名乘客能够同时享受高清视频。
XR大空间应用因毫米波技术而焕新,告别了5kg重的本地渲染背包,让用户享受到云端渲染带来的高清、免背包的沉浸体验。2024年11月,中兴通讯与域上和美集团合作,全球首次推出5G-A XR项目《我的时间都是你》,通过5G-A毫米波技术向全球幾米粉丝呈现这一经典IP,利用毫米波的大容量、低延迟以及智能化XR业务保障技术,让用户轻松享受极致XR乐趣。这一创新突破不仅提升了用户的体验,也预示着娱乐产业未来发展的新方向。
传统有线直播方式在大型活动中受限于布线复杂性,限制了摄像机位置和拍摄范围,中兴通讯毫米波万兆网络提供了全新的无线直播方案。2024年春晚,中兴通讯毫米波室分微站MiCell,在春晚全程直播中稳定保障了多个无线移动机位的高清直播。同年8月,马来西亚国家运动会采用中兴通讯的毫米波宏AAU方案,通过马来西亚广播电视台圆满完成了首个赛事无线直播。这一方案使得摄影师们轻装上阵,灵活拍摄,超低时延技术实现了无线与有线画面的无缝混切,为观众带来多角度、沉浸式的观赛体验。毫米波技术正引领直播行业进入一个自由度更高、视觉体验更丰富的新时代。
未来可期:毫米波技术开启多领域创新应用新篇章
毫米波技术在固定无线宽带接入、万兆回传、XR文娱新体验、万兆新制播等多个领域展现出广泛的应用前景。随着芯片、模组、多种形态终端等产业链的不断完善,以及网络设备类的技术储备日益成熟,毫米波技术的创新应用正不断拓展至更多行业和领域。其中毫米波的通感一体技术,已在“低空经济”中崭露头角。
通感一体,标志着通信与感知技术的深度融合,而这也是低空经济对低空网络的两大核心需求:低空通信和低空监管。毫米波通感一体站除了完成传统通信功能外,还能够实时精准感知无人机的飞行轨迹、速度、经纬度等飞行数据,并上报管理平台,为“低空高速公路”提供有效的监管手段,为低空飞行的安全和秩序提供有力保障。
随着业界不断攻克毫米波在传播、成本、集成等方面的技术难题,毫米波技术正逐步成为更加实用可靠的商业化解决方案。我们共同期待这一变革,见证毫米波技术为无线通信领域带来的崭新篇章。