6GHz 以下頻段的網路已經全面鋪開，為什麼中國還要發展 5G 毫米波？

全球5G網路頻段主要分為Sub-6GHz頻段及毫米波頻段。 5G毫米波網絡與Sub-6GHz網路並非「二選一」的對立關係，而是「魚與熊掌兼得」的互補關係。各國選擇先走哪一條技術路線，更多取決於本國國情。在中國5G Sub-6GHz網路建置成熟後，5G毫米波網路的建置也被提上日程。

2020年3月，工業和資訊化部發布了《關於加速5G發展的通知》。通知明確指出，「將及時發布部分5G毫米波頻段的頻率使用方案，組織毫米波設備和性能測試，為5G毫米波技術的商用做好準備」。 2021年4月30日，工業與資訊化部發布了《5G應用「揚帆」行動計畫（2021-2023年）徵求意見稿》（以下簡稱「草案」）。草案提出，2023年，我國5G個人用戶普及率將超過40%，用戶數將超過5.6億。同時，草案也提出，「將及時發布5G毫米波頻率方案，並探索5G毫米波頻率牌照招標制度」。這也意味著，在中國全面部署5G Sub-6GHz網路後，5G毫米波網路的建置即將啟動。此外，工業和資訊化部總工程師田玉龍在3月份國務院新聞辦公室的新聞發布會上，在談到促進資訊通信產業高品質發展時強調，「5G網路建設要有序推進，6G佈局要加快」。

5G毫米波和Sub-6GHz頻段是互補的。

毫米波是指波長在1毫米至10毫米之間、頻率在30吉赫茲至300吉赫茲之間的電磁波。在行動通訊領域，頻率在24吉赫茲至100吉赫茲之間的電磁波通常被稱為毫米波。

國際電信聯盟（ITU）2019年世界無線電通訊大會（WRC-19）認定，24GHz至86GHz之間的毫米波頻段將用於國際行動通訊（IMT）。其中，24.25-27.5GHz、37-43.5GHz和66-71GHz頻段是全球一體化的IMT頻段。

與Sub-6GHz（6GHz以下頻段）的5G系統相比，5G毫米波通訊具有24GHz至100GHz的超寬頻寬，使其擁有更高的速率、更低的延遲以及靈活彈性的空口配置等獨特優勢，能夠有效滿足未來無線通訊在系統容量、傳輸速率和差異化應用方面的需求。

例如，就傳輸速率而言，Ookla 基於其 Speedtest 應用程式的大量測量資料進行的最新分析表明，5G 毫米波頻段的傳輸速率可以達到 Sub-6GHz 頻段的 16 倍。

其次，5G利用子載波和時隙兩個維度進行資料傳輸。毫米波具有高頻寬、大子載波間隔和小時隙的特點，這使得5G毫米波的延遲僅為Sub-6GHz頻段的約25%。同樣，由於毫米波具有更大的可用頻寬和更高的傳輸速率，因此也能提供更大的容量來滿足更廣泛的終端存取需求。

此外，5G毫米波更高的下行速率能夠支援高密度空間復用，同時降低幹擾，從而更好地解決大量用戶在同一區域同時接入互聯網的擁塞問題。它尤其適用於車站、機場、體育場館等人口密集場景的應用。

在超高清視訊直播、安全監控、遠距醫療和一些工業應用等相關行業應用領域，對上傳速度和低延遲有較高要求，5G 毫米波大上行鏈路和低延遲特性可以更好地滿足這些需求。

尤其需要指出的是，5G毫米波網路無需依賴光纖網路與核心網路的連接即可實現自回傳。而基於Sub-6GHz頻段的5G網路仍需依賴傳統的光纖回傳方案，即每個5G基地台都需要透過光纖連接到核心網，這增加了部署成本。 5G毫米波IAB（整合式接取與回傳）技術支援5G毫米波基地台利用其他5G毫米波基地台作為中繼節點，最終透過多跳功能以無線傳輸的方式回傳至核心網，大幅降低部署成本。這也使得5G毫米波基地台能夠支援更經濟高效且密集的部署。

此外，毫米波技術還可用於 5G 車聯網 (V2X)，以提供遠超 GPS 和 LTE 精度的定位服務（精度可達亞米級）。

中國聯通技術創新部總經理馬洪兵表示：“透過將5G毫米波與MEC和AI技術相結合，毫米波可以為目標客戶提供客製化的專用網路服務，並可廣泛應用於智慧工廠、智慧園區和智慧終端等場景。”

儘管毫米波在速度和延遲方面比6GHz以下頻段具有優勢，但也存在一些限制。例如，訊號容易衰減、穿透力差且容易被阻擋。雖然目前已有波束成形、波束追蹤等技術可以很好地解決這些問題，但6GHz以下頻段在覆蓋範圍和部署成本方面仍具有更大的優勢。

總而言之，5G毫米波網路和Sub-6GHz網路的部署並非相互競爭或取代，而是相輔相成。利用Sub-6GHz頻段實現5G的廣覆蓋，而利用毫米波系統則實現室內場所（體育賽事、音樂會、大型會議）、交通樞紐（地鐵站、高鐵站）和辦公區域的覆蓋，以及室外熱點覆蓋、無線寬頻接入等。毫米波和Sub-6GHz的協同部署能夠實現大容量和廣覆蓋的有機結合。

中國5G毫米波部署的初步準備工作已經開始，並且進展順利。

如果 Sub-6GHz 網路解決了 5G 覆蓋問題，那麼 5G 毫米波網路就能最大限度地發揮 5G 的優勢，從而釋放更大的價值。

高通中國董事長孟普也表示：「要實現5G的最初設計目標，需要充分利用所有頻譜資源。Sub-6GHz的中低頻段可以兼顧覆蓋範圍、容量和性能，而24GHz以上的高頻段毫米波可以支援極致的5G性能和容量，為眾多場景和行業帶來下一代無線連接體驗，並為工業互聯網等延遲領域提供超可靠、低延遲的活動。

根據GSMA去年9月發布的《5G毫米波技術白皮書》，預計到2035年，5G毫米波將為全球GDP貢獻5,650億美元。其中，到2034年，中國使用5G毫米波頻段直接帶來的經濟效益將達到約1,040億美元。

目前，美國、日本、歐洲和東南亞均已啟動5G毫米波部署。根據美國總務管理局（GSA）今年3月發布的數據，全球已有超過150家業者正在投資5G毫米波技術。

根據中國IMT-2020（5G）推進小組制定的5G毫米波測試計劃，毫米波測試已於2019年啟動，旨在驗證5G毫米波的關鍵技術和系統特性。自2020年起，將進一步驗證毫米波基地台和終端的功能、效能和互通性，並進行高低頻協同組網驗證。同時，中國IMT-2020（5G）推進組也及時進行了典型場景驗證。

2019年10月，在IMT-2020（5G）推進小組的組織下，中興通訊和高通完成了中國首個基於智慧型手機的5G毫米波互通性測試（IoDT）。 2020年7月初，3GPP Rel-16版本明確了新的毫米波MIMO OTA測試方法。兩個月後，9月底，在IMT-2020（5G）推進小組的組織下，高通率先在資訊通信研究院MTNet實驗室完成了基於3GPP Rel-16 MIMO OTA測試方法的毫米波性能測試。至此，高通成為中國首家參與並通過全部十項26GHz 5G毫米波射頻測試的晶片廠商。

毫米波測試工作正有序推進，晶片產品的特性也不斷優化，以滿足中國毫米波部署的需求。 2021年5月19日，高通宣布將針對其於2月發布的全球首款10Gbps 5G調變解調器及射頻系統驍龍X65推出升級功能：支援毫米波200MHz頻寬與毫米波SA模式，進而滿足中國毫米波網路部署的關鍵需求。

鑑於毫米波技術將在哪些產業應用場景中展現其優勢，中國毫米波產業的上下游廠商正積極推動相關工作。 2021年5月21日，在IMT-2020（5G）推進組和中國聯通的技術指導下，中興通訊、中國聯通、高通和TVU Networks在實驗室環境下，成功完成了全球首個基於26GHz（n258）頻段大上行幀結構的5G毫米波8K視頻回傳業務演示。

在本次演示中，中興通訊提供了5G毫米波基地台。 TVU Networks的5G多網匯聚路由器透過搭載高通驍龍X55 5G調變解調器和射頻系統以及高通QTM527毫米波天線模組的CPE型測試終端，提供5G毫米波連接。即時擷取的8K視訊內容透過5G毫米波上行鏈路穩定傳輸，最終成功到達接收端進行播放。

根據IMT-2020（5G）推進組的5G毫米波測試計劃，毫米波大上行幀結構將於2021年推廣，以支援差異化應用場景。超高清視訊（尤其是8K視訊）的即時回傳對行動網路的上行頻寬提出了極高的要求。本次示範中使用的DSUUU幀結構透過為上行鏈路分配更多時隙，使現有毫米波技術的峰值上行速率提升了三倍。該演示驗證了5G毫米波的超高上行能力，對於滿足未來眾多5G產業應用的大上行頻寬需求具有重要意義。

值得一提的是，在2021年上海世界行動通訊大會（MWC Shanghai）上，由中國聯通和GSMA主辦、高通支援的5G毫米波展區全面展示了39家業界領先企業支援的5G毫米波應用和終端。展出的多廠商5G毫米波終端涵蓋了模組、手機、CPE、PC、AR（擴增實境）和XR（擴充實境）設備、直播背包、機器人等豐富類別。

此次展出的5G毫米波技術支援多種應用場景，包括：運動員競技體驗、5G混合實境智慧雪場、8K視訊傳輸、5G全景賽事服務及自由視角賽事直播、5G毫米波全景體驗等。基於毫米波的5G多視角直播方案直接捕捉了張家口國際越野滑雪中心的戶外賽場。無人機、頭戴式攝影機和專業攝影機透過無線網路與基地台通信，將運動員在國家越野滑雪中心的英姿從多個角度實時回放，實現了賽場多角度直播，為現場觀眾提供了豐富的觀看體驗。中國聯通目前是2022年北京冬奧會的唯一官方通訊服務合作夥伴。 5G毫米波相關終端和應用的成熟將有助於在2022年北京冬奧會上提供更優質的毫米波5G服務。

5G毫米波技術持續發展，並可能成為6G的重要組成部分。

毫米波技術仍在不斷發展中。例如，上文提到的整合存取和回傳（IAB）技術；還有能夠支援精確終端定位的寬頻定位技術；擴展頻譜支援：支援52.6GHz以上的頻段以及用於授權輔助和獨立運作的免授權頻譜；增強波束管理：透過全波束優化和多天線面板波束支持，提高延遲、魯棒性和性能；雙連接優化：降低終端初始接入延遲，並在連接多個節點時提高覆蓋範圍；節能特性：透過最大限度地利用終端休眠時間來降低功耗，從而支持更快的鏈路反饋。

5G毫米波相關技術的持續發展將為功能、效率、頻譜和部署帶來新的機會。此外，5G毫米波技術也有望成為下一代6G技術的重要組成部分。

根據三星去年發表的6G白皮書《下一代超連結體驗》，6G峰值速率將達到1000Gbps，延遲低至100微秒。預計最快在2028年即可完成並實現商用，大規模商用預計在2030年左右實現。對於這些關鍵指標和時間節點，其他通訊廠商的看法基本上一致。

三星還提出了可能在 6G 標準中使用的候選技術，例如太赫茲頻段、增強高頻訊號覆蓋範圍的新天線技術、先進的雙工技術、網路拓撲結構開發以及頻譜共享，以提高網路利用率並增強人工智慧的應用。

紫光展銳發表的白皮書《6G：無限可能，人工智慧賦能》認為，6G核心技術將多元化發展，太赫茲通訊、可見光通訊、先進調變解碼、星地協同傳輸等技術可能成為6G核心技術。

高通強調了相關技術的創新，例如人工智慧/機器學習資料驅動設計、全雙工、更高頻率的毫米波、增強定位、太赫茲頻段、智慧介面、綠色網路、射頻感測、新拓撲結構、極端解耦、雲端神經網路結構搜尋、超安全通訊、新共享範式等。

可以看出，許多廠商都認為太赫茲通訊技術將是6G通訊的關鍵技術之一。太赫茲頻段通常指的是300GHz到10,000GHz的頻段，而300GHz附近的電磁波在高頻段也可以被視為毫米波。只有掌握毫米波通訊技術，我們才有機會在太赫茲通訊技術領域取得突破。

2020年中，華為中國營運商業務部副總裁楊濤也公開透露，華為已參與6G相關的前期研究工作。目前已完成的6G前期研究主要採用毫米波頻段，處於場景挖掘與技術探索階段。

值得一提的是，2019年底，日本NTT集團設備技術實驗室開發出一種採用磷化銦（InP）化合物半導體的6G超高速晶片，並在300GHz頻段進行了高速無線傳輸實驗。採用16QAM調變時，此晶片的無線傳輸速率可達100Gbps。如果結合MIMO和OAM等空間復用技術，可望實現超過400Gbps的大容量無線傳輸，這已接近6G的峰值速率要求。

此外，6G 將實現空中、天空、陸地和海洋一體化的高速通訊網絡，毫米波頻段也將成為衛星間鏈路、衛星向下覆蓋的用戶鏈路以及衛星到地面站的饋送鏈路的首選頻段。

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