5G时代的到来,让人们对未来互联网充满了“憧憬”,5G不仅会极大地改变人们现有的生活和工作方式,提升通信效率,还可以加大很多前沿技术和产品落地的可能性。5G牵动着许多企业的神经,足以改变移动通信产业的格局,甚至牵扯到国家利益。
5G作为第五代通信技术,其主要的特征就是大带宽、低延时、万物互联。最大的特点就是波长为毫米级。毫米波5G具备在带宽、速率。3.5 GHz频段的TDD 5G有着很好的时延表现(小于5毫秒),但还达不到极低时延,而毫米波5G的时延则可以做到1毫秒——由此,大规模开展一些新兴移动通信服务(360°高/超高清视频、行业应用、FWA)所需的容量、带宽、时延,只有24 GHz以上的毫米波5G系统才能够提供。
所谓的毫米波(mmWave)更确切的是指EHF频段,它是频率范围横跨30GHz至300GHz的电磁波,如果从波长来定义,30GHz的电磁波波长为10毫米,而300GHz的电磁波波长则仅为1毫米。但根据FR2频段的播放来计算,24.25GHz的波长已经超过10毫米,虽然我们将它称作毫米波,但许多人认为它更应该划入厘米波的范畴。毫米波曾是蛮荒之地,但现在它却是通向5G最好的桥梁。尽早推动毫米波产业发展和成熟对于5G的成功商用非常重要。毫米波带宽大,可以满足5G高速传输要求。波束窄,可应用于雷达系统,波束窄可以看到更多细节。对于5G来讲,波束窄意味着可以做天线数量更多的天线阵列,增强信号。然而,毫米波在室外部署现阶段难度较大。对于设备的精度要求更高,这无疑会增加建设和维护成本,包括手机。在“提速降费”大背景下,显得有点格格不入。"
毫米波的难题
毫米波目前在移动通信5G的硬用技术上还有很多问题,穿透障碍物和反射的损耗太大,初期可用于室内或没有遮挡的固定无线宽带接入上,能否广泛用在手机上还看技术的进步,估计要到五年以后。
①毫米波能量发散比较快,容易衰弱,无法传播到很远;
②毫米波频谱容易被楼宇、人体等阻挡、反射和折射;
③毫米波受限于很多空间因素,衰减非常快。
④形成波束后,如果只有一个波束,波束的方向又不变,一旦手机的位置有变动,信号就无法传到基站。因此,波束必须要通过波束导向技术不断调整,指向传输对象的方向。同时,手机持有者的位置不断移动,基站相对于人的位置也在变,这就需要波束追踪技术来时刻追踪天线移动的位置,并让波束做出相应的调整。
中国在5G方面的布局
我国5G初期会侧重于使用中频段完成5G网络的大规模覆盖,后期再开始建设毫米波网络提升网络容量,这种组网方式更符合我国的商业环境。中高频器件主要是指工作在3GHz-6GHz以及6GHz频段以上的滤波器、放大器、天线、射频等器件,基站、终端设备需要依赖这些器件实现信号的接收、发射、处理。中高频器件产业在国内主要集中在军工领域,由于存在一些军民融合障碍,民用产业一直非常薄弱,而且长期面临严密的技术封锁。国内的关键技术、制造工艺、产能都需要进一步的提升。
小结:5G技术正将再一次推动全人类全产业的进步,无论是工业领域还是普通人的生活,都将因此而改变。在频谱资源进一步被压榨的当下,毫米波技术最终也将登上历史舞台,承担起提供更优质网络的重任。