目前,5G通信技術已經在全球范圍內引起了高度關注,各國均在進行針對性的規(guī)劃和布局,爭取在該領域獲得更大競爭優(yōu)勢。5G不僅是面向下一代的通信技術,其背后還牽動著國家層面的競爭優(yōu)勢,是國家競爭力的重要組成部分。
中國政府早在“十三五”規(guī)劃中已明確推出“網絡強國”戰(zhàn)略,以及與之相關的“互聯(lián)網+”行動計劃,旨在完善國內通信建設,進而強化競爭實力。在戰(zhàn)略規(guī)劃實行之下,國內通信行業(yè)和與之密切關聯(lián)的互聯(lián)網行業(yè),近些年來都取得了高速發(fā)展。
5G帶來的不僅僅是高速率
在4G時代,智能手機橫空出世,使得移動互聯(lián)網獲得快速發(fā)展,促進了通訊技術的快速革新。僅僅在數(shù)年間,通信數(shù)據(jù)的傳輸速率得到飛躍性增長,廣大用戶得以享受高速網絡傳輸。目前,針對4G、5G 的議題熱度始終居高不下,并躍居產學研等單位的研究主題。
隨著智慧城市、物聯(lián)網、自動駕駛、AR/VR等新興技術和產業(yè)的興起,5G的未來有了更大的發(fā)揮空間。但公眾對4G和5G的認知,往往只是手機上網的速度變得更快了,并不了解其背后的科學含意。從1G、2G,一直到5G,移動通信的工作頻段不斷提升,傳輸速率隨之不斷加快。與3G、4G相比,5G的新興技術主要是毫米波與波束成形。
什么是毫米波?
毫米波是指波長在毫米數(shù)量級的電磁波,其頻率大約在30GHz~300GHz之間。根據(jù)通信原理,無線通信的最大信號帶寬大約是載波頻率的5%左右,因此載波頻率越高,可實現(xiàn)的信號帶寬也就越大。
在毫米波頻段中,28GHz頻段和60GHz頻段是最有希望被5G使用的兩個頻段。28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz,而60GHz頻段每個信道的可用信號帶寬則到了2GHz。
相較而言,4G-LTE頻段的最高頻率載波在2GHz左右,可用頻譜帶寬只有區(qū)區(qū)100MHz。因此,如果使用毫米波頻段進行傳輸,頻譜帶寬至少是4G傳輸?shù)?0倍,傳輸速率也會得到巨大提升。一個直觀的例子,在5G時代,使用毫米波頻段后,可以輕松使用5G手機在線看藍光品質的電影。
電磁波有一個非常顯著的特點,采用的頻率越高,越趨近于直線傳播,它的繞射能力也會隨之明顯變差。并且,頻率越高,在傳播過程中的衰減也會越大。所以,雖然5G的傳輸速率得到了很大提升,可相比4G,其覆蓋能力卻會大幅減弱。因此,對于同一個區(qū)域,5G所需建設的基站數(shù)量將大大超過4G。因此,從根本上來說,頻段越高傳輸速率越高,同時,建設成本也會相應大幅提升。
毫米波的未來
2015年2月,三星通過執(zhí)行信道測量,發(fā)現(xiàn)28GHz頻率可用于手機通信。隨后,眾多電信運營商和設備商們紛紛針對不同頻率波段展開聯(lián)合測試,并不斷取得突破?,F(xiàn)代芯片制造技術已經大幅降低了毫米波設備的成本。因此,采用毫米波所面臨的挑戰(zhàn),主要在于這些頻譜并未經完整研究,仍有尚未解決的技術問題。
據(jù)官方公開信息可以發(fā)現(xiàn),我國5G毫米波頻譜規(guī)劃與美國、歐盟、日本、韓國基本保持一致,24.75-27.5GHz、37-42.5GHz波段很容易可以與國外形成規(guī)?;a業(yè)鏈,更容易實現(xiàn)全球協(xié)調統(tǒng)一,從而降低5G毫米波的研發(fā)風險。
盡管在5G技術和建設上,仍有許多未知的問題需要面對。但可以確定的是,未來一定會部署毫米波技術,并且部署速率也會很快。新一代的無線通信技術離我們的生活越來越近,而全世界都在關注這項技術的實現(xiàn)方式。