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(luò)時(shí)代的到來(lái)，隨著5G商用化的展開(kāi)，其帶來(lái)的市場(chǎng)商機(jī)將直接驅(qū)動(dòng)消費(fèi)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(guó)光電供應(yīng)鏈——2019華商科技年會(huì)”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(dòng)捷豹電波總經(jīng)理陳萬(wàn)明為與會(huì)嘉賓帶來(lái)《5G商用化浪潮，迎接毫米波通訊時(shí)代》的主題演講。

以下為演講實(shí)錄：

陳萬(wàn)明：大家好，我是天瓏集團(tuán) 捷豹電波的陳萬(wàn)明。

天瓏移動(dòng)多年來(lái)深耕海外手機(jī)市場(chǎng)，海外的品牌是WIKO在法國(guó)及歐洲實(shí)屬知名品牌，于2015年開(kāi)始以”SUGAR 糖果手機(jī)”品牌拓展國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，還在努力建立品牌知名度。由于我們?cè)?016年拿到深圳市海外人才引進(jìn)的孔雀計(jì)劃，天瓏移動(dòng)跟深圳市政府成立了捷豹電波發(fā)展先進(jìn)的5G毫米波技術(shù)與創(chuàng)新產(chǎn)品，所以才會(huì)有捷豹電波誕生。

今天的主題就先跟各位報(bào)告一下什么叫毫米波。毫米波在通訊的應(yīng)用是什么？毫米波這個(gè)技術(shù)早期是用在軍工，因?yàn)?a target="_blank">半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展讓毫米波設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、與制造的成本降低，所以現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)商用，未來(lái)還可運(yùn)用在5G。

近期世界上各大科技公司(例如谷歌、臉書(shū)、蘋(píng)果等等) 都有特別關(guān)注毫米波無(wú)線(xiàn)通訊及傳輸技術(shù)，此外毫米波在智能車(chē)的將會(huì)扮演很重要的角色，毫米波其實(shí)要實(shí)現(xiàn)跟封裝技術(shù)很有關(guān)系，現(xiàn)在來(lái)看未來(lái)三到五年之內(nèi)SoC實(shí)現(xiàn)毫米波系統(tǒng)似乎還不大可能，所以SOP這個(gè)技術(shù)應(yīng)該是這幾年的顯學(xué)。因此在此跟各位報(bào)告一下5G毫米波到底是什么時(shí)候來(lái)？毫米波到底是什么？等等。

毫米波顧名思義它的波長(zhǎng)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(dǎo)彈、陣控雷達(dá)都可以用呢？這個(gè)其實(shí)是有一些先進(jìn)的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膽?yīng)用，而且現(xiàn)在這些技術(shù)可以用很便宜或者有效的半導(dǎo)體技術(shù)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)高速無(wú)線(xiàn)傳輸。除了傳輸速度很快以外，它還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它的頻寬很寬所以使得毫米波延時(shí)(Run trip Latency < 1ms)很小。

因此毫米波的通訊應(yīng)用有很多，在ETSI在網(wǎng)站上有就舉出很多應(yīng)用：首先是5G的應(yīng)用，5G的操作頻率為30GHz-100GHz，要使用下來(lái)就要把尺寸縮小，涵蓋率跟用戶(hù)就會(huì)增加，運(yùn)營(yíng)商樂(lè)于此，又可以把速度提升。第二個(gè)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，以前有可能用微波傳大概10MHz以下，5G會(huì)用到100GHz。那點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(gè)人認(rèn)為5G，F(xiàn)WA會(huì)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(yīng)用。其實(shí)5G已經(jīng)不是以手機(jī)為主了，所以現(xiàn)在很多手機(jī)的廠商包括APPLE，比如這次去美國(guó)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(shí)非常短的可靠性控制 (包括智能車(chē)、工業(yè)4.0等，智能車(chē)如果在路上反應(yīng)時(shí)間太久，會(huì)撞在一起，會(huì)出人命的)。還有一個(gè)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?yàn)榻裉斓闹黝}不是講所有的5G，是針對(duì)毫米波，5G的Sub-6GHz的標(biāo)準(zhǔn)在去年已經(jīng)定好了，可是毫米波在2019年11月才會(huì)在3GPP定下來(lái)，而且毫米波在國(guó)內(nèi)走的比美國(guó)慢，尤其特朗普會(huì)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(huì)先走的就是低頻，剛才跟各位報(bào)告的十幾個(gè)赫茲以下叫做微波，微波頻率電磁波的傳遞其實(shí)有散射與繞射的現(xiàn)象，其實(shí)它是看成4G的演進(jìn)，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(xì)看，網(wǎng)絡(luò)找一下IMT—2020，它要到10Gbps到底怎么做？其實(shí)10Gbps傳輸速度是需要到毫米波才有辦法實(shí)現(xiàn)，5G的毫米波可以稱(chēng)為革命性的改變，其實(shí)跟原來(lái)我們?cè)谧龅奈⒉ㄍㄓ嵅淮笠粯樱詾槭裁春撩撞〞?huì)在5G特別顯現(xiàn)出來(lái)。

5G Sub-6GHz它的帶寬其實(shí)很小，但是毫米波是從30GHz到100GHz，其實(shí)100GHz這個(gè)頻寬是很寬的，那頻譜對(duì)我們來(lái)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(guān)系，那個(gè)水管很小的話(huà)流量就很慢，所以未來(lái)要做高速，反應(yīng)時(shí)間很快的只有后面毫米波才能實(shí)現(xiàn)。可是毫米波有很多缺點(diǎn)，只使用簡(jiǎn)單天線(xiàn)技術(shù)的話(huà)傳不遠(yuǎn)。用在軍工或者用在Defense其實(shí)它是可以傳很遠(yuǎn)，但是代價(jià)很高。可是在多年毫米波技術(shù)發(fā)展后5G的商用機(jī)會(huì)漸漸成形，未來(lái)5G布署大概每250米就會(huì)有毫米波的SmallCells 或AP來(lái)建立行動(dòng)或無(wú)線(xiàn)通訊環(huán)境。

5G里面其實(shí)結(jié)合低頻的微波和高頻的都稱(chēng)為新的無(wú)線(xiàn)電 ( 5G NR - New Radio)，新的無(wú)線(xiàn)電有三個(gè)，上面兩個(gè)都是低頻的，下面一個(gè)是毫米波，把它框成藍(lán)色的，藍(lán)色的三大應(yīng)用，有兩個(gè)會(huì)跟毫米波有關(guān)。

由于毫米波傳不遠(yuǎn)，所以它的傳輸訊號(hào)要很強(qiáng)悍，而且毫米波會(huì)被身體擋住，那到底要怎么做是電子產(chǎn)業(yè)都需要面對(duì)的。高通為了實(shí)現(xiàn)5G毫米波，開(kāi)發(fā)了X50及毫米波模組，參考線(xiàn)路就擺了三個(gè)模組，那三個(gè)模組就是圖片上面這三個(gè)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(gè)就是毫米波的模組，以高通的規(guī)劃手機(jī)至少放三個(gè)模組。三個(gè)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(jī)里面達(dá)到Beamforming，還能傳到高速。以5G來(lái)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(gè)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(gè)例子就是要說(shuō)明，以后5G 毫米波通訊要如何實(shí)現(xiàn)? 由于毫米波是走直線(xiàn)傳遞，那要怎么建立聯(lián)系？這里有一個(gè)賽車(chē)場(chǎng)，里面設(shè)了四個(gè)小毫米波的基站，為了達(dá)到高速，它的基站的電波是可以?huà)咧?，追蹤著你的，流量也很寬，你看它有?1Gbps的等級(jí)。下面例子要證明第二件事情，車(chē)子它的擋風(fēng)玻璃被擋起來(lái)，駕駛戴了一個(gè)VR眼鏡，里面跟外面他用攝像頭看，就代表他的反應(yīng)時(shí)間夠快，不會(huì)撞車(chē)，所以毫米波能夠達(dá)到這兩件事情。這個(gè)其實(shí)已是2016年的新聞了。

未來(lái)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(yuǎn)，在5G的使用情境里面高速會(huì)先找毫米波。其實(shí)WIFI已經(jīng)用毫米波了，一進(jìn)到WiFi的環(huán)境里面就會(huì)先找毫米波，沒(méi)有毫米波就找微波。以后整個(gè)5G毫米波的部件不管在室內(nèi)還是室外都會(huì)有這樣的配置。

在3G/4G點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與基站對(duì)基站以前用光纖接，現(xiàn)在毫米波速度夠快，已經(jīng)可以達(dá)到幾百Gbps。例如日本Softbank每年須付給DoCoMo百億以上固網(wǎng)的費(fèi)用。還有CMCC要付給中國(guó)電信很多的固網(wǎng)的費(fèi)用，因?yàn)楣饫w是中國(guó)電信的，在日本是DoCoMo的，在***是中華電信的，所以很多時(shí)候要付固網(wǎng)的錢(qián)。在比較先進(jìn)的國(guó)家歐洲、美國(guó)光纖布的比較早，所以他們不想再走有線(xiàn)，他們會(huì)走無(wú)線(xiàn)，但是國(guó)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(lái)之前的技術(shù)就是FTTH，有的大樓集中式的小區(qū)，到底要接到那里都會(huì)有很多糾紛與問(wèn)題。比較先進(jìn)的國(guó)家要挖地埋光纖是一個(gè)大問(wèn)題，所以希望以后都是無(wú)線(xiàn)化了，只要架一個(gè)毫米波基站就發(fā)射毫米波到用戶(hù)的家里面，只要速度夠快，可以媲美光纖。其實(shí)光纖等級(jí)很多，核心網(wǎng)絡(luò)的光纖現(xiàn)在無(wú)線(xiàn)還是做不到的。

5G第一步應(yīng)該會(huì)會(huì)先實(shí)現(xiàn)FWA，我們這次去美國(guó)CES也有展類(lèi)似的東西。

這個(gè)是臉書(shū)的毫米波計(jì)畫(huà) (TerragraphProject)，臉書(shū)在2015年開(kāi)始就做毫米波，它在圣荷西的城里面就布了這個(gè)東西，現(xiàn)在在北京試點(diǎn)也用同樣的技術(shù)。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(hù)到戶(hù)的光纖。它也可以直接服務(wù)車(chē)子，服務(wù)人，到室內(nèi)也有一些設(shè)備。

有一個(gè)重點(diǎn)，這里都用60GHz，剛才有一個(gè)衰減圖，其實(shí)60GHz衰減最嚴(yán)重，全世界各國(guó)都把它用成Un-licensed Band，不用付錢(qián)，不用付給工信部，不用付給政府了，WIFI就是用這個(gè)頻道，為什么WIFI免費(fèi)，不知道臉書(shū)以后是不是想做運(yùn)營(yíng)商，但是它這個(gè)計(jì)劃做的

還不錯(cuò)，現(xiàn)在北京也在試。

另外一個(gè)有趣的例子，就是AT&T的AirGig Project，它是60GHz毫米波用電線(xiàn)桿傳到戶(hù)外的電線(xiàn)桿，再將它打到戶(hù)內(nèi)。捷豹電波跟AT&T的供應(yīng)商一起做了一個(gè)設(shè)備，直接用毫米波，用無(wú)線(xiàn)的方式從戶(hù)外接入戶(hù)內(nèi)，所以毫米波因?yàn)榱髁看笥挚梢宰咧本€(xiàn)，又可以控制它的方向，AT&T在美國(guó)鄉(xiāng)村地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始在試，所以各位有機(jī)會(huì)也可以去網(wǎng)絡(luò)上或者去美國(guó)其實(shí)也看得到，這個(gè)也是毫米波的例子。

針對(duì)車(chē)用的通訊，未來(lái)的智能車(chē)，為什么現(xiàn)在智能車(chē)一直不能成功，舉個(gè)例子，你在車(chē)子轉(zhuǎn)角要轉(zhuǎn)出去，在那個(gè)十字路口的時(shí)候，你對(duì)前面的你可以偵測(cè)到，那你轉(zhuǎn)交里面的偵測(cè)不到，所以會(huì)有V2V，車(chē)用通訊的介入。可是V2V的通訊或者是V2X就是所有的車(chē)載都會(huì)跟所有的通訊。以后5G在路燈、在電線(xiàn)干都有小基站，那毫米波就扮演一個(gè)非常重要的角色，因?yàn)楹撩撞ǖ难訒r(shí)很短，所以以后你在轉(zhuǎn)角的時(shí)候，直接使用毫米波通訊實(shí)現(xiàn)智能駕駛。現(xiàn)在為什么微波有802.11P的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗磻?yīng)時(shí)間太慢，反應(yīng)時(shí)間慢就會(huì)造成意外。

另一個(gè)例子是谷歌的例子，就是Soli Project，它是一個(gè)近場(chǎng)的60GHz 毫米波，它可以偵測(cè)手勢(shì)，因?yàn)楹撩撞úㄩL(zhǎng)很短，我們用的微波，手機(jī)1GHz波長(zhǎng)是30公分，毫米波的波長(zhǎng)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(guó)外的一些廠商在偵測(cè)癌癥，怎么樣偵測(cè)到癌細(xì)胞，也有用毫米波，這個(gè)只是一個(gè)蠻有趣的例子，現(xiàn)在應(yīng)該會(huì)商品化了，LG應(yīng)該會(huì)有一些智慧性穿戴的東西會(huì)用這個(gè)技術(shù)。

毫米波因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)很短，所以它不可能拉線(xiàn)，走一段線(xiàn)路都是很大的損耗，最常用的就是用封裝技術(shù)。以后毫米波就要用封裝的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，不是單純只用現(xiàn)在PCB在上面走線(xiàn)，這個(gè)沒(méi)辦法實(shí)現(xiàn)的，所以毫米波實(shí)現(xiàn)未來(lái)這三到五年當(dāng)中應(yīng)該還是SiP/SoP為主流，未來(lái)也許可以到SOC。

到2019年年底毫米波的標(biāo)準(zhǔn)才會(huì)確認(rèn)，其實(shí)在2014年WIFI有個(gè)802.11ad，它就是60GHz毫米波，WIFI為什么把它納入進(jìn)來(lái)就是為了高速傳輸。一般來(lái)說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)之后，商品化其實(shí)還需要一段時(shí)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(yīng)該還要有兩三年，應(yīng)該會(huì)從一些終端、路由、室內(nèi)室外的產(chǎn)品，在這兩三年會(huì)出現(xiàn)。之后會(huì)往后面延伸。美國(guó)的毫米波應(yīng)該在明年會(huì)實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)會(huì)再晚個(gè)一年。這個(gè)就是我今天的報(bào)告，謝謝各位。