三年前，5G迎来了商用元年。三年的时间里，全世界已经有175个运营商开始部署5G。中国更是交出了漂亮的5G成绩单，目前已建成了超过100万个基站，5G终端数超过4.2亿。在这期间，5G让超过600万网友“云登顶”珠穆朗玛峰，足不出户欣赏珠穆朗玛峰的壮美与险峻。也通过5G+云网技术见证了火神山、雷神山医院建设的中国速度。

都说“4G改变生活，5G改变社会”，5G确实已经频繁出现在我们的生活中，然而用上5G手机的普通消费者们还没感受到5G带来的独特体验。5G在工业和医疗等行业应用的优势也尚未体现。

5G为什么还没改变社会？为什么毫米波技术值得期待？

5G应用破冰，但缺少规模化效应

5G与此前的移动通信技术最大的不同在于这一代技术将不再只连接人与人，5G还将连接人与物、物与物，这也是5G能够改变社会的关键原因。

中国联通科技创新部总经理马红兵在第二届5G毫米波产业高峰论坛上说：“5G的高速率、低时延和大连接的特点，对于普通消费者来说感觉并不明显。5G要改变社会或者赋能千行百业，但赋能又很难，需要各方的协作，共同构建生态。”

实际上，5G应用在垂直行业方面已经有所进展。中国电信技术创新总裁、中国电信首席专家、贝尔实验室院士毕奇在论坛上分享了一组数据，目前为止，电信在全国有4500多个垂直行业应用，从项目的分布情况看，50%以上在工业应用，20%是政府服务，交通和医疗各占10%左右。

中国移动研究院无线与终端技术研究所所长丁海煜也说，“我们到目前为止建设了70万个5G基站，在全球处于领先水平。这两年，我们选定了18个行业推动5G的规模化应用，包括矿山、港口、医疗、工厂等，做了近200个龙头示范项目，我们称之为‘样品房’，同时在推动4000多个‘商品房’落地。”

显然，5G在改变社会的探索上已经实现破冰，但目前面临的问题是实现5G应用的规模化效应。

国家远程医疗与互联网医学中心办公室主任、中日友好医院发展办主任卢清君给出一个粗略的统计数据，全国二级以上的医院有23000多家，目前开通5G基站的不到800家。“这其中有许多原因，包括安全、性能以及成本等。”

“5G在医疗领域的应用还是局限在一些小场景，目前很难看到不可替代的需求。”卢清君进一步表示，“我提炼了12大类比较适合5G+医疗的应用，比如远程会诊，病人影像和数据的传输，移动查房等。但我特意排除了远程操控手术，因为我们曾经在电信公司化巨大代价做重度保障的前提下尝试过，5G时延仅5毫秒，但因为终端导致的延迟让整个时延达到了256毫秒，这是医生难以接受的时延，并且成本非常高。”

“现在5G可以实现前所未有的应用，但还不是一个普及适用的技术。我们需要找到适合5G从1到N推广的场景，大规模使用形成规模化效应。”卢清君指出。

北汽福田汽车IT基础设施部/信息安全部高级经理张志强分享了5G在工业领域落地的情况。“我们应用5G的第一个项目是质量纠错，需要通过网络快速将高清照片传输到云上进行大数据分析并回传结果，尽快发现涂胶机器人的错误，保证车辆的出厂质量。以往，用传统网络很难做到，和联通合作利用5G能够更快发现问题，让我们看到了5G带来的红利。”

不过，在后续的智慧园区AGV小车的互联中，北汽福田并没有用5G，而是采用传统的Wi-Fi方式部署。“首要的原因还是成本，其次是对于技术成熟度和稳定性的担忧，考虑到产线投入生产后，如果一个厂房断了一条生产线，一天就要损失上百万，所以我们最终只在外围，包括工厂的安防体系中引入5G。”张志强表示。

总结起来，丁海煜认为5G要形成规模化应用面对着四大挑战，一个是网络性能不够好；二是成本不够低；三是网业协同不够深；四是端到端的标准化不够快。

毫米波加速5G改变世界

GSMA大中华区总裁斯寒指出，5G毫米波具备着多个突出优势，频率宽带容量大、易与波束赋形等结合，极低的时延，这些优势有利于工业互联网、AR、VR、云游戏、实时计算等行业的发展。同时毫米波可以支持密集区域的部署，进行高精度定位，设备集成度高，有利于促进基站和终端的更加小型化。

毫米波是波长为1～10毫米的电磁波。高通公司中国区研发负责人徐晧表示：“对于通信行业，最珍稀的资源就是频谱，越低的频谱越稀有，越高的频谱资源越多。如果不用毫米波的频段不可能达到5G最高峰值速率，也不可能达到数据流量的需求。”

中兴通讯RAN产品市场副总经理刘爽还指出，由于毫米波波长很小，天线也可以做的很小，这可以降低毫米波设备的体积，拥有易部署的优势。

但提到毫米波绕不开的是毫米波覆盖范围、只支持视距传输、高成本的挑战。“20多年前这些问题确实是毫米波应用的挑战，但如今不管是射频元件、标准等都有非常大的突破，无论是覆盖、传输还是成本的问题都已经不再是毫米波应用的瓶颈。”徐皓说，“全世界已经有100多款5G的毫米波手机，基本上所有设备厂商也都能提供毫米波基站，5G毫米波已经是一个成熟的商用解决方案。”

可以用一组数据来说明毫米波的优势，高通与美国一运营商合作，采用毫米波和Sub-6GHz部署的5G网络，毫米波中频的传输速率是Sub-6GHz的6倍，是4G的18倍。除了速度快，毫米波的时延也仅为Sub-6GHz的四分之一，能够满足虚拟现实，工业自动控制等的需求。

毫米波赋能工业互联网

根据十部门联合印发的《5G应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,“5G+工业互联网”已被列入行业融合应用深化行动,未来三年将推动5G应用到研发设计、生产制造、运营管理、产品服务等多个环节,打造典型应用场景,并通过示范引领进行复制推广。目前来看,我国“5G+工业互联网”在建项目已超过1600个,具有一定影响力的大型工业互联网平台超过100家,接入设备总量超过7600万台套,呈现出良好的发展趋势。

技术的不断成熟,为5G毫米波的落地应用打下了基础。在前一段时间举办的一场5G毫米波技术研讨会上,高通高级资深工程师刘志平分享了一个智慧工厂相关的应用案例,即在面积约为3100平方米的厂区里安装15个5G毫米波小站,为整个厂区提供5G毫米波网络覆盖,从而可以支持以下三类业务的运作。

首先是自动搬运车的运行,支持搬动车在厂区搬运货物,同时车上安装了高清摄像头,还能够完成智能巡检的功能。5G毫米波网络支持超高速数据传输,可以将高清摄像头拍摄的画面实时传送到控制中心,使总控室的工作人员能够更好地监测厂区内设备的运行情况,带来工作效率的提升。

其次是设备的远程协作维修,当某个地方的设备发生故障时,赶到现场的维修工程师可以通过携带的AR(增强现实)设备,与远程进行故障排障分析的工程师进行沟通。在5G毫米波高速、低时延无线网络的支持下,AR设备能够很好地工作,从而协助现场和远程的工程师排查并修理好故障。

第三是创新科普项目的实现,该工厂是一个中水处理厂,其业务涉及环境保护。在5G毫米波网络的支持下,前来参观的观众借助AR、VR等设备可以生动、直观地体验到中水处理的过程,形成类似于科技馆的应用场景,持续传递环保理念。

除了上述三类业务,工业互联网领域需要5G毫米波支持的应用场景还有很多。典型的例子是质量检测,传统模式下,人工检测效率较低,长时间工作还会影响工人视力,而且可能还存在高温等苛刻环境,因此5G毫米波支持的超高清视频智能检测成为一个很好的替代方案。今年上半年,在中国IMT-2020(5G)推进组和中国联通的支持下,高通、中兴通讯、TVU等成功完成了基于大上行帧结构的 5G毫米波 8K视频回传业务演示,充分体现了5G毫米波在超高清视频实时传输上的优势,为质量检测、赛事直播等应用场景的落地打下基础。

千亿商用市场空间巨大

5G毫米波的技术潜力为促进工业4.0发展提供了支持，毫米波在远程控制、工业机器人、远程监控及质量控制、自助工厂运输4个方面具有潜在应用，这些潜在应用将通过大量互联设备传输大量数据，庞大的数据量、以及支持AR、VR应用和高速成像的数据量，需要可靠、高容量、低时延的毫米波频谱连接。

我国国内各大运营商、各主流设备厂商和终端厂商在毫米波单载波带宽应用标准上已达成一致：毫米波基站、终端必选支持200MHz载波带宽，鼓励基站加快研发400MHz载波带宽。

包括中国在内，目前全球已有45个国家及地区的180家运营商正在投资200MHz5G毫米波，全球5G毫米波部署已势不可挡。

2020年3月，工信部在《关于推动5G加快发展的通知》中指出，要适时发布部分5G毫米波频段频率使用规划，组织开展毫米波设备和性能测试，为5G毫米波技术商用做好准备。

中国作为5G的先行者，已开展5G毫米波相关试验与部署，在2020—2021年开展典型场景应用验证，未来将打开毫米波千亿商用市场。

根据GSMA预测，到2034年，在中国使用毫米波频段所带来的经济受益将产生约1040亿美元的效应，占亚太地区毫米波频段预估贡献值（预计将达2120亿美元）的49%。

按垂直行业分布，在制造业和水电等公用事业将成为最大市场，占比达到62%。金融和专业服务、信息通信和贸易、农业和矿业、公共服务占比分别为12%、10%、9%、8%。

毫米波通信在5G领域的应用受到政策、技术、产业环境的共同推动，未来有望迎来快速渗透，拉动毫米波芯片的应用需求。

多家国内企业已经在5G毫米波产业链上深入布局，“国产化”成为未来趋势。2020年，南京网络通讯与安全紫金山实验室已研制出CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片，并完成了芯片封装和测试，每通道成本由1000元降至20元，打破了美国在毫米波5G技术上的垄断。

文章来源： 中国网科学，乐晴智库，雷 锋网