5G商用化浪潮演講：什么叫毫米波？

2019年最受期待的就是5G網(wǎng)絡時代的到來，隨著5G商用化的展開，其帶來的市場商機將直接驅(qū)動消費電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

2019年1月11日，由CINNO主辦的“重塑產(chǎn)業(yè)? 聚焦中國光電供應鏈——2019華商科技年會”在蘇州金雞湖畔洲際酒店隆重舉行。下午的論壇環(huán)節(jié)中，天瓏移動捷豹電波總經(jīng)理陳萬明為與會嘉賓帶來《5G商用化浪潮，迎接毫米波通訊時代》的主題演講。

以下為演講實錄：

陳萬明：大家好，我是天瓏集團 捷豹電波的陳萬明。

天瓏移動多年來深耕海外手機市場，海外的品牌是WIKO在法國及歐洲實屬知名品牌，于2015年開始以”SUGAR 糖果手機”品牌拓展國內(nèi)市場，還在努力建立品牌知名度。由于我們在2016年拿到深圳市海外人才引進的孔雀計劃，天瓏移動跟深圳市政府成立了捷豹電波發(fā)展先進的5G毫米波技術與創(chuàng)新產(chǎn)品，所以才會有捷豹電波誕生。

今天的主題就先跟各位報告一下什么叫毫米波。毫米波在通訊的應用是什么？毫米波這個技術早期是用在軍工，因為半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展讓毫米波設計、生產(chǎn)、與制造的成本降低，所以現(xiàn)在可以實現(xiàn)商用，未來還可運用在5G。

近期世界上各大科技公司(例如谷歌、臉書、蘋果等等) 都有特別關注毫米波無線通訊及傳輸技術，此外毫米波在智能車的將會扮演很重要的角色，毫米波其實要實現(xiàn)跟封裝技術很有關系，現(xiàn)在來看未來三到五年之內(nèi)SoC實現(xiàn)毫米波系統(tǒng)似乎還不大可能，所以SOP這個技術應該是這幾年的顯學。因此在此跟各位報告一下5G毫米波到底是什么時候來？毫米波到底是什么？等等。

毫米波顧名思義它的波長是從1mm到10mm，操作頻率為30GHz-300GHz，毫米波在空氣中衰減很快，可是為什么導彈、陣控雷達都可以用呢？這個其實是有一些先進的技術可以實現(xiàn)無線傳輸?shù)膽茫椰F(xiàn)在這些技術可以用很便宜或者有效的半導體技術把它完成，毫米波頻寬很寬，使得傳輸?shù)乃俣葮O高，可以媲美并取代部分光纖進而實現(xiàn)高速無線傳輸。除了傳輸速度很快以外，它還有一個優(yōu)點，它的頻寬很寬所以使得毫米波延時(Run trip Latency < 1ms)很小。

因此毫米波的通訊應用有很多，在ETSI在網(wǎng)站上有就舉出很多應用：首先是5G的應用，5G的操作頻率為30GHz-100GHz，要使用下來就要把尺寸縮小，涵蓋率跟用戶就會增加，運營商樂于此，又可以把速度提升。第二個是點對點，以前有可能用微波傳大概10MHz以下，5G會用到100GHz。那點對點就可以傳更高的速度，比如華為在2017年它有傳到30Gbps在70GHz。另外就是FWA (Fixed Wireless Access)，個人認為5G，F(xiàn)WA會先行。還有監(jiān)控、AT&T的AirGig、物聯(lián)網(wǎng)、穿戴，還有其他很多的應用。其實5G已經(jīng)不是以手機為主了，所以現(xiàn)在很多手機的廠商包括APPLE，比如這次去美國APPLE就做了很多毫米波的東西。

眾所皆知IMT—2020 5G可以分為三大功能，高速的eMBB、Urllc它的意思就是延時非常短的可靠性控制 (包括智能車、工業(yè)4.0等，智能車如果在路上反應時間太久，會撞在一起，會出人命的)。還有一個就是大家比較熟知的(Massive IoT)叫做大量物聯(lián)網(wǎng)，這就是5G三大功能。右邊是5G的KPI我就不講了。現(xiàn)在4G或是5G能做到微波，微波大概只能做到1.2Gbps。因為今天的主題不是講所有的5G，是針對毫米波，5G的Sub-6GHz的標準在去年已經(jīng)定好了，可是毫米波在2019年11月才會在3GPP定下來，而且毫米波在國內(nèi)走的比美國慢，尤其特朗普會特別打華為就是為了5G。

在5G里面有兩大塊，大家都知道今年或者明年或者2020年，會先走的就是低頻，剛才跟各位報告的十幾個赫茲以下叫做微波，微波頻率電磁波的傳遞其實有散射與繞射的現(xiàn)象，其實它是看成4G的演進，也就是它的速度大概可提升到1Gbps，而且最多1.2Gbps，如果你仔細看，網(wǎng)絡找一下IMT—2020，它要到10Gbps到底怎么做？其實10Gbps傳輸速度是需要到毫米波才有辦法實現(xiàn)，5G的毫米波可以稱為革命性的改變，其實跟原來我們在做的微波通訊不大一樣，所以為什么毫米波會在5G特別顯現(xiàn)出來。

5G Sub-6GHz它的帶寬其實很小，但是毫米波是從30GHz到100GHz，其實100GHz這個頻寬是很寬的，那頻譜對我們來講就可以看成水管的寬度，那水管的流量跟水管的寬度很有關系，那個水管很小的話流量就很慢，所以未來要做高速，反應時間很快的只有后面毫米波才能實現(xiàn)?？墒呛撩撞ㄓ泻芏嗳秉c，只使用簡單天線技術的話傳不遠。用在軍工或者用在Defense其實它是可以傳很遠，但是代價很高?？墒窃诙嗄旰撩撞夹g發(fā)展后5G的商用機會漸漸成形，未來5G布署大概每250米就會有毫米波的SmallCells 或AP來建立行動或無線通訊環(huán)境。

5G里面其實結合低頻的微波和高頻的都稱為新的無線電 ( 5G NR - New Radio)，新的無線電有三個，上面兩個都是低頻的，下面一個是毫米波，把它框成藍色的，藍色的三大應用，有兩個會跟毫米波有關。

由于毫米波傳不遠，所以它的傳輸訊號要很強悍，而且毫米波會被身體擋住，那到底要怎么做是電子產(chǎn)業(yè)都需要面對的。高通為了實現(xiàn)5G毫米波，開發(fā)了X50及毫米波模組，參考線路就擺了三個模組，那三個模組就是圖片上面這三個模組，中間黑色的IC就是X50，現(xiàn)在高通最新的模組，就是基帶。特別放大有一個就是毫米波的模組，以高通的規(guī)劃手機至少放三個模組。三個模組就需要Patch Antenna陣列跟Dipole Antenna陣列，它們的功能就是要在手機里面達到Beamforming，還能傳到高速。以5G來講高通投入的資源幾乎都投在毫米波，為了毫米波它大概有300個研發(fā)人員都在做毫米波。此外還有英特爾，但英特爾就走的比較慢。

這個例子就是要說明，以后5G 毫米波通訊要如何實現(xiàn)? 由于毫米波是走直線傳遞，那要怎么建立聯(lián)系？這里有一個賽車場，里面設了四個小毫米波的基站，為了達到高速，它的基站的電波是可以掃著，追蹤著你的，流量也很寬，你看它有到>1Gbps的等級。下面例子要證明第二件事情，車子它的擋風玻璃被擋起來，駕駛戴了一個VR眼鏡，里面跟外面他用攝像頭看，就代表他的反應時間夠快，不會撞車，所以毫米波能夠達到這兩件事情。這個其實已是2016年的新聞了。

未來5G毫米波的布建，可能路燈下面就是毫米波的小基站，或者是微波，那微波的距離比較遠，在5G的使用情境里面高速會先找毫米波。其實WIFI已經(jīng)用毫米波了，一進到WiFi的環(huán)境里面就會先找毫米波，沒有毫米波就找微波。以后整個5G毫米波的部件不管在室內(nèi)還是室外都會有這樣的配置。

在3G/4G點對點與基站對基站以前用光纖接，現(xiàn)在毫米波速度夠快，已經(jīng)可以達到幾百Gbps。例如日本Softbank每年須付給DoCoMo百億以上固網(wǎng)的費用。還有CMCC要付給中國電信很多的固網(wǎng)的費用，因為光纖是中國電信的，在日本是DoCoMo的，在***是中華電信的，所以很多時候要付固網(wǎng)的錢。在比較先進的國家歐洲、美國光纖布的比較早，所以他們不想再走有線，他們會走無線，但是國內(nèi)現(xiàn)在剛鋪到100兆到1000兆。以后所謂LastMile就是基站到你們家旁邊的最后一英里路，原來之前的技術就是FTTH，有的大樓集中式的小區(qū)，到底要接到那里都會有很多糾紛與問題。比較先進的國家要挖地埋光纖是一個大問題，所以希望以后都是無線化了，只要架一個毫米波基站就發(fā)射毫米波到用戶的家里面，只要速度夠快，可以媲美光纖。其實光纖等級很多，核心網(wǎng)絡的光纖現(xiàn)在無線還是做不到的。

5G第一步應該會會先實現(xiàn)FWA，我們這次去美國CES也有展類似的東西。

這個是臉書的毫米波計畫 (TerragraphProject)，臉書在2015年開始就做毫米波，它在圣荷西的城里面就布了這個東西，現(xiàn)在在北京試點也用同樣的技術。以后再（英文），它就用60GHz毫米波小基站在里面?zhèn)?，它已?jīng)可以傳到1.2Gbps，直接取代戶到戶的光纖。它也可以直接服務車子，服務人，到室內(nèi)也有一些設備。

有一個重點，這里都用60GHz，剛才有一個衰減圖，其實60GHz衰減最嚴重，全世界各國都把它用成Un-licensed Band，不用付錢，不用付給工信部，不用付給政府了，WIFI就是用這個頻道，為什么WIFI免費，不知道臉書以后是不是想做運營商，但是它這個計劃做的

還不錯，現(xiàn)在北京也在試。

另外一個有趣的例子，就是AT&T的AirGig Project，它是60GHz毫米波用電線桿傳到戶外的電線桿，再將它打到戶內(nèi)。捷豹電波跟AT&T的供應商一起做了一個設備，直接用毫米波，用無線的方式從戶外接入戶內(nèi)，所以毫米波因為流量大又可以走直線，又可以控制它的方向，AT&T在美國鄉(xiāng)村地區(qū)已經(jīng)開始在試，所以各位有機會也可以去網(wǎng)絡上或者去美國其實也看得到，這個也是毫米波的例子。

針對車用的通訊，未來的智能車，為什么現(xiàn)在智能車一直不能成功，舉個例子，你在車子轉(zhuǎn)角要轉(zhuǎn)出去，在那個十字路口的時候，你對前面的你可以偵測到，那你轉(zhuǎn)交里面的偵測不到，所以會有V2V，車用通訊的介入?？墒荲2V的通訊或者是V2X就是所有的車載都會跟所有的通訊。以后5G在路燈、在電線干都有小基站，那毫米波就扮演一個非常重要的角色，因為毫米波的延時很短，所以以后你在轉(zhuǎn)角的時候，直接使用毫米波通訊實現(xiàn)智能駕駛?，F(xiàn)在為什么微波有802.11P的標準，因為它反應時間太慢，反應時間慢就會造成意外。

另一個例子是谷歌的例子，就是Soli Project，它是一個近場的60GHz 毫米波，它可以偵測手勢，因為毫米波波長很短，我們用的微波，手機1GHz波長是30公分，毫米波的波長是一公分以下，所以它的解析度是可以辨別到比較清楚的，現(xiàn)在也有國外的一些廠商在偵測癌癥，怎么樣偵測到癌細胞，也有用毫米波，這個只是一個蠻有趣的例子，現(xiàn)在應該會商品化了，LG應該會有一些智慧性穿戴的東西會用這個技術。

毫米波因為波長很短，所以它不可能拉線，走一段線路都是很大的損耗，最常用的就是用封裝技術。以后毫米波就要用封裝的技術才能實現(xiàn)，不是單純只用現(xiàn)在PCB在上面走線，這個沒辦法實現(xiàn)的，所以毫米波實現(xiàn)未來這三到五年當中應該還是SiP/SoP為主流，未來也許可以到SOC。

到2019年年底毫米波的標準才會確認，其實在2014年WIFI有個802.11ad，它就是60GHz毫米波，WIFI為什么把它納入進來就是為了高速傳輸。一般來說標準確認之后，商品化其實還需要一段時間，而且WIFI全球的頻道都已經(jīng)統(tǒng)一，最小的頻道是大陸這邊就有的5GHz頻寬。5G毫米波的出現(xiàn)應該還要有兩三年，應該會從一些終端、路由、室內(nèi)室外的產(chǎn)品，在這兩三年會出現(xiàn)。之后會往后面延伸。美國的毫米波應該在明年會實現(xiàn)，國內(nèi)會再晚個一年。這個就是我今天的報告，謝謝各位。