上世紀80年代,第一代移動通信技術1G的出現,催生了大哥大等設備,實現了語音呼叫;到了90年代,1G升級到了2G,實現了短信的傳輸;以此類推,3G開啓了智能手機時代,實現了在線上網;4G衍生出了短視頻、直播、VoLTE高清語音通話等業務;5G是萬物互聯的載體。
從2G、3G、4G到5G,頻段都有一個逐漸增加變高的現象。隨著頻率的增加,頻帶也逐漸加寬。
但光速 = 波長 × 頻率 ,頻率越高,波長越短,所以毫米波信號衰耗大。大氣傳播過程中,毫米波主要受氧氣、濕度、霧和雨的影響。
不同毫米波波段受氧氣的影響是不一樣的,比如:60GHz必須承受約20dB/km的氧氣吸收損耗;在高溫和高濕度的環境下,毫米波的信號在1公裏內可衰減一半;毫米波在通過霧和雲層時,信號也會有所衰減;雨天毫米波信號衰減最爲明顯,傳播損耗可達到18.4dB/km。
其次,毫米波容易受阻。它不但會被建築阻擋,還會被人體阻擋,甚至是你握持手機的時候。
所以現階段5G用中低頻的更多。但網速實現突破,提高頻率是不可避免的方法。不過,可以通過5G基站小型化,增加基站的密度,以此來控制毫米波的衰減和受阻。
小基站可以代替大的基站,如果連接大基站時的信號受阻,手機會自動切換到小基站,從而保證信號連接的穩定性。
當然,5G方案不止毫米波這一種,另一種是sub-6GHz。毫米波在國外用的比較多,而國內是選擇了sub-6GHz。那什麽是sub-6GHz,它與毫米波的區別在哪裏呢?
毫米波與sub-6GHz區別
sub-6GHz指的是低于6GHz的頻段,其中包括800MHz、900MHz、1.8GHz、2.1GHz、2.6GHz、3.5GHz和4.9GHz。它是目前移動通信的黃金頻段,支持中高速移動,傳輸損耗較少,基本沒有雨衰,支持非視距無線通信(NLOS)。
而毫米波的頻段在28GHz、36GHz、60GHz等。sub-6所具備的特性,它都沒有,主要用于固定的無線通信。
從容量來說,mmWave毫米波頻段能最大限度的發揮大規模MIMO技術的優勢(頻率越高,天線陣子尺寸越小,大規模天線陣列越容易實現),但mmWave毫米波頻段的射頻器件研發難度較大,成本也高。
相反sub-6GHz頻段可以減少天線數量來降低天線尺寸大小,有利于集成,射頻器件比較成熟。一般來說,sub-6GHz頻段的技術相比mmWave毫米波頻段要更加成熟,應用市場較廣。
毫米波爲消費者帶來了什麽?
毫米波除了提供更快的網速外,它還催生了很多的應用,爲消費者和企業提供創新力,其中包括工業自動自動化、遠程醫療、自動駕駛等。
毫米波低延遲和超快傳輸速率的特性,可以將很多無法實現的事情變爲可能,比如:醫生可以通過遠程醫療設備,爲遠在他方的病人做手術,與此同時,利用永遠保持連接的遠距傳感器和穿戴式裝置讓預防醫學變得更爲可靠;自動駕駛汽車與5G毫米波技術相結合,依靠雲端服務器通訊,形成公共的交通網絡;機器人可以成爲新的勞動力,代替人類來完成很多工作;無需花大價錢買一台性能很好的電腦,手機可以通過5G網絡,連接到雲端,成爲一部隨身攜帶的掌上電腦等。
以上這些都可以通過5G毫米波來實現,可能目前的預測比較有限,就如同4G的出現,沒有人會想到短視頻會爆發一樣。未來還有更多“5G殺手級”的應用在等著我們。