運營商(shāng)用戶
行業/企業用戶
■ 在5G垂直行業應用的探索中(zhōng)，大(dà)上行、低時延、高精度定位等特性被認爲是企業數字化發展過程中(zhōng)最迫切的需求。sub-6G的5G網絡可以提供百Mbps的用戶速率和十ms級的時延，大(dà)大(dà)提升了移動通信爲垂直行業應用的服務能力。通過大(dà)上行幀結構、上行MIMO增強和載波聚合等技術手段，可以進一(yī)步提升sub-6G的上行速率。然而仍然存在一(yī)些問題，例如，由于需要兼顧上、下(xià)行業務的平衡以及交叉時隙幹擾等問題，大(dà)上行幀結構隻能在有限的區域和頻(pín)段使用。而sub6頻(pín)段即使采用載波聚合技術，可用的頻(pín)譜仍然是有限的，提供高速率上下(xià)行業務的能力十分(fēn)有限。
■ 和sub-6G相比，毫米波頻(pín)譜資(zī)源更爲豐富，可分(fēn)配百MHz到千MHz的可用頻(pín)譜，從而提供更高的用戶速率；同時，由于毫米波可用更高的子載波間隔，時延也可以進一(yī)步降低；此外(wài)由于毫米波可以提供更高的分(fēn)辨率，在定位精度上也比sub-6G更具優勢。所以對于滿足垂直行業應用來說，毫米波技術是非常好的選擇。
中(zhōng)信科移動自主研發的毫米波5G設備和端到端組網方案，可以采用高低頻(pín)混合組網方式構建連續覆蓋和區域高速傳輸的5G網絡，也可以獨立組網部署，爲行業用戶提供大(dà)帶寬、低時延和高精度定位的端到端的産品和解決方案。
高低頻(pín)混合組網，構建連續覆蓋和區域高速傳輸的5G網絡
毫米波路損大(dà)，穿透損耗大(dà)并且和材質高度相關。室外(wài)毫米波适用于LOS場景和反射徑豐富的近LOS場景，室内毫米波适用于反射徑豐富和空曠隔間少的場景。在組網架構上，毫米波可以靈活選擇和5G中(zhōng)低頻(pín)協同組網或者獨立組網。在工(gōng)業廠房内部一(yī)般較爲空曠，實際使用時可以考慮獨立工(gōng)作模式；在大(dà)的産業園區工(gōng)作時，由于建築物(wù)較多，考慮到毫米波易阻擋，可以配合sub-6GHz基站一(yī)起高低頻(pín)組網實現覆蓋。
針對不同訴求，5G毫米波專網有三種模式，即獨立專網、混合專網和虛拟專網。對于對網絡性能、運維和獨立管理要求比較高的企業或園區，可以考慮完全采用行業頻(pín)譜建設5G專網，如圖1所示，同時還可以融合其他工(gōng)業有線、無線技術協同構建低成本全功能無線專網。此時數據出場需要經過防火(huǒ)牆，理論上對外(wài)界可以做到數據封閉，靈活性、安全性和性能都比較好。
圖1.采用行業頻(pín)譜自建5G毫米波專網
對于成本、運維、管理能力不足的企業或園區，可以考慮和運營商(shāng)合作建設5G專網。爲保證安全，可以通過自建UPF(UPF-User Plane Function，用戶面功能)确保業務數據不出場。在少量需要高低頻(pín)搭配組網的場合，如果行業頻(pín)譜無法保證高低搭配，可以考慮用公網低頻(pín)段實現和行業毫米波頻(pín)段的雙連接。如圖2所示。
圖2.5G毫米波混合專網
對于希望專網徹底托管的公司，可以考慮建設5G虛拟專網，利用端到端的切片實現業務邏輯隔離(lí)，從而保證速率、時延等需求。
不同配置的幀結構和大(dà)帶寬，提供更高傳輸速率
毫米波幀結構的上、下(xià)行鏈路無線幀長10ms，包含10個子幀，每個子幀1ms，每個無線幀被分(fēn)爲兩個長度相同的半幀，每個半幀包含5個子幀。每個幀以及每個子幀中(zhōng)的時隙數目見下(xià)表。
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表1.每個時隙OFDM符号數（常規CP） |
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μ |
每個時隙中(zhōng)的符号數 |
每個幀中(zhōng)的時隙數目 |
每個子幀中(zhōng)的時隙數目 |
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3 |
14 |
80 |
8 |
毫米波通常采用5個時隙的幀結構，具體(tǐ)如下(xià)：
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表2.毫米波典型幀結構 |
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幀結構 |
說明 |
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上/下(xià)行轉換周期爲0.625ms單周期，5個時隙配置爲：DDDSU（S：下(xià)行符号爲主） |
下(xià)行爲主的幀結構 |
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上/下(xià)行轉換周期爲0.625ms單周期，5個時隙配置爲：DSUUU（S：下(xià)行符号爲主） |
上行增強的幀結構 |
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上/下(xià)行轉換周期爲0.625ms單周期，5個時隙配置爲：DDSUU（S：下(xià)行符号爲主） |
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3種幀結構上下(xià)行時隙比例不同，加上特殊時隙配比，可以很好的滿足工(gōng)業互聯網大(dà)帶寬場景應用。按目前業界毫米波芯片的能力，支持下(xià)行800MHz和上行400MHz的雙流MIMO，随着産業的發展，該能力還将進一(yī)步提升。下(xià)表是根據目前芯片能力測算的5G毫米波速率能力。
表3.5G毫米波傳輸能力
高子載波間隔帶來更高的時間分(fēn)辨度，提供低時延
相比于5G中(zhōng)低頻(pín)段30kHz的子載波間隔，毫米波子載波間隔擴大(dà)4倍，相應的時隙長度即縮短爲1/4，空口時延可顯著降低。毫米波的低時延傳輸能力能夠很好的滿足工(gōng)業領域對低時延通信的需求。工(gōng)業領域中(zhōng)的遠程控制、設備診斷等方面要求傳輸時延在毫秒量級，這些需求的數據包大(dà)小(xiǎo)往往較小(xiǎo)。下(xià)表是不同數據包大(dà)小(xiǎo)的毫米波通信用戶面時延，可見毫米波通信的用戶面時延完全能夠滿足工(gōng)業領域對時延的需求。對于一(yī)些規律傳輸的數據包，開(kāi)啓預調度能夠進一(yī)步将用戶面時延降低到5ms以内。
表4.毫米波的用戶面時延
爲進一(yī)步降低時延和增強可靠性，中(zhōng)信科移動毫米波設備支持DU類型幀結構和上行免調傳輸，能把空口時延控制在1ms内，後續引入R16特性将進一(yī)步降低時延；同時設備支持高低頻(pín)雙連接組網，在PDCP支持重複傳輸；後續将陸續引入低碼率MCS表格/CQI表格、高聚合等級PDCCH、PDSCH/PUSCH時隙級重複發送、R16和R17的M-TRP等功能進一(yī)步保證毫米波的可靠性，使毫米波技術能夠更好的爲5G垂直行業服務。
空間域高分(fēn)辨度，提供精準波束賦形和高精度覆蓋
毫米波頻(pín)率高，采用多panel的數模混合聯合波束賦形技術，可以提供窄波束賦形，實現區域精準覆蓋和掃描。對于大(dà)帶寬工(gōng)業應用，可以采用傳統的單波束掃描方案，但是對于時間敏感性業務和工(gōng)業場景的覆蓋區域，單波束掃描方案需要一(yī)定的時間周期，可以通過多panel并發多波束降低由掃描周期帶來的時延。毫米波的波束賦形能力如圖3所示。
圖3.毫米波在不同方位的波束能力
毫米波較寬的系統帶寬有助于提升定位精度，滿足工(gōng)業互聯網精确定位的需求。可以從表征距離(lí)感知(zhī)能力的縱向距離(lí)分(fēn)辨率和角度感知(zhī)能力的橫向距離(lí)分(fēn)辨率兩方面衡量定位能力。
圖4.橫向定位能力同天線孔徑之間的關系
圖4給出了不同頻(pín)段下(xià)，在D = 10米的感知(zhī)距離(lí)下(xià)，不同橫向定位精度要求下(xià)對定位信号發射天線孔徑的要求。可見定位信号頻(pín)段越高，發射定位信号所需天線孔徑也越小(xiǎo)。在10cm橫向定位精度要求下(xià)，工(gōng)作在26GHz頻(pín)段的毫米波定位天線孔徑約爲1.4米，而在60GHz頻(pín)段，天線孔徑隻需要0.61米。相比之下(xià)，3.5GHz頻(pín)段則需要10米以上的發射天線，工(gōng)程難度較大(dà)。
中(zhōng)信科移動自主研發的5G毫米波設備與組網解決方案，爲業界提供大(dà)帶寬、低時延、精準波束賦形與定位能力。支持獨立組網應用的同時，也支持FR1-FR2 DC的高低頻(pín)混合組網能力，能夠滿足廣域覆蓋和區域大(dà)帶寬傳輸能力，滿足垂直行業應用需求。
圖5.中(zhōng)信科移動毫米波系列産品
圖5爲中(zhōng)信科移動自主研發的系列毫米波産品，根據實際組網要求和工(gōng)程條件，可以選擇不同的毫米波産品進行組網。同時，可以根據行業對運維管理、區域吞吐量、用戶速率等方面的要求，選擇不同的組網方式、幀結構、載波帶寬配置，以滿足不同企業和園區的行業應用需求。
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