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5G毫米波应用要再等五年

2018-6-28 15:19:26点击:
 

5G毫米波——5年后再见

5G技术会有低频段和高频段两个模式。5G高频段称为毫米波,每秒10Gbps的吞吐率对他来说,轻轻松松。可是这么好的技术,我们5年内却可能用不上。卖个关子,从场景说起。

5G有三大场景:一个叫eMBB——移动超宽带,顾名思义,不解释;一个叫uRLLC——超可靠低延迟,典型代表就是车联网,延迟要短,还不能出错,延迟就是车祸,出错更是要命。还有一个叫mMTC——海量物联网。

距离的困扰:后面两种场景,都要求网络要有远距离覆盖。比如车联网,覆盖距离怎么也得在千米级别才有实际意义。再比如物联网,因为单个终端吞吐率极低,所以必须要有远距离覆盖和海量接入来平衡成本预算。甚至第一个场景——移动超宽带,本质上也需要远距离覆盖,因为移动场景下,如果基站覆盖太小,手机终端就会反复在基站之间切换,造成恶劣的用户体验。而所有需要远距离覆盖的场景,和毫米波通信没有半毛钱关系。因为毫米波就是一个近视眼

毫米波的快衰落:毫米波最大的特点(注意未必是缺点,有时候反而是优点),是传输损耗特别大。烦人的公式就不写了,简单说,毫米波穿过氧气,有氧衰,穿过雨水,有雨衰,而且比我们熟知的低频段无线传输要衰落得更加显著,更加剧烈。最讨厌的还在后面:穿过树叶有数衰,典型树衰 17dB;进入房间有穿损,厚强穿损65dB;除此之外,还有反射损耗,绕射损耗。 你先打住,穿墙衰减 65dB 是个什么概念?我来科普一下,衰减 3dB 就相当于功率小了一半,以此类推,衰减6dB就相当于功率小了一半之后又小了一半,最后,衰减65dB就大致相当于功率只剩下了原来的300万分之一。现在你明白了,毫米波经过各种快速衰落之后,根本没法传到很远的距离。所以未来的5G系统中,如果3.5GHz频段能够覆盖很大区域,那么毫米波(比如28GHz)频段就只能覆盖很小一块面积。下图让你秒懂。

毫米波适合干什么?既然毫米波这么娇气,是不是干脆就废了他得了?不是的,有两个原因,让我们必须用他:

1)毫米波频段有大量的频谱资源可供利用。不用拆迁就能获得一大片土地,这事儿拦都拦不住。

2)只要通信范围内没有太多的障碍物,毫米波衰落可以容忍,效果不错。

所以下面这些场合都非常适合考虑部署5G毫米波基站:

1)无线宽带接入

在美国这种地广人稀的住宅区,以及中国农村的低层建筑区,可以在较高的电线杆上部署一个毫米波基站,然后在家里的窗边部署一个(学术名称叫 CPE),瞬间实现 Gbps 的宽带上网。农村群众在网速上实现弯道超车。

2人流密集的场馆、街道、广场

这样的环境里面,传统的4G网络根本无法应对,这时候毫米波就派上用场了。在适当的高层位置部署几个毫米波基站,马上解决问题。要知道,5G毫米波基站的设计吞吐能力达到 10Gbps,就算500个人同时在线看视频,每人也能分到20Mbps流量,考虑开销,真实场景下每人可以用到10Mbps,看全高清视频绰绰有余。

当然,要支持500人同时看视频,还有很多问题要考虑,我是从基带通信能力上做的解读,从这个层面讲,完全没问题。

毫米波在这些场景下,非常有用,运营商也有利可图。

但是,毫米波商用至少5这不是我说的,这是中国移动和中国联通的大佬们在5G高峰论坛上讲的。中国移动说过,我们要到2022年左右才会商用化5G毫米波。中国联通也提到,我们会先商用化5G低频段,这之后2年,才会有5G毫米波的商用。时间点非常一致地指向了2022年。

为什么呢?成本!成本!成本!

1毫米波只能覆盖很小的距离,直径100米,很可能就是他的极限。那全中国需要部署多少这样的基站?基础建设的钱从哪里来?

2)就算能布大量的基站,单个基站要多少成本?毫米波的天线,需要全新的工艺,全新的器件,按照以往的经验,一个新产品的上市,从来都是以高成本为代价的,因为前期的研发成本需要收回,没法低价销售。谁来掏这笔钱?

3)基站问题解决,手机终端怎么办?基站因为体积较大,整个通信单元可以做得比较大,设计起来相对容易。但是在小巧的手机上部署毫米波的芯片和天线,那就不是一件简单的事情了。从大到小,需要把整个行业折腾个半死。

所以现在的最大难题,不是毫米波的技术行不行,而是能否把毫米波单元做到足够小,还好用,还低功耗,还便宜。一句话,商用化前途漫漫。5年内,你可能用不上。