5G網(wǎng)絡(luò)新突破：73GHz毫米波成功傳輸10公里

　　如果你知道“光速=頻率×波長(zhǎng)”這個(gè)公式，就不難理解更高頻率的頻段只能傳遞很短的距離。目前4G采用的是特高頻段，而隨著5G的發(fā)展，要想獲得更高的速度，就得往超高頻或更高的頻段發(fā)展。而日前紐約大學(xué)將在傳輸距離上達(dá)到了10公里，這可謂是一個(gè)技術(shù)上的大突破。

　　在8月份，一群紐約大學(xué)的學(xué)生就載著一卡車(chē)設(shè)備驅(qū)車(chē)10小時(shí)，趕到維吉尼亞州西南部進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試。他們當(dāng)時(shí)在教授Ted Rappaort的門(mén)廊上立起了一個(gè)信號(hào)發(fā)射器，并向著地平線的方向投射過(guò)去。

　　在接下來(lái)的兩天時(shí)間里，這群學(xué)生驅(qū)車(chē)前往周?chē)男∩?，找到?6個(gè)合適的測(cè)試點(diǎn)。要在這種鄉(xiāng)村小路上找到寬敞的停車(chē)位并非易事，但他們還是辦到了，并在這些測(cè)試點(diǎn)上安置了接收毫米波的裝置。

　　讓他們感到高興的是，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)即使在發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)的直線距離上有樹(shù)林或小山坡阻擋，但毫米波依然能夠在農(nóng)村地區(qū)傳遞10公里以上。在73 GHz的頻段，有14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)能毫無(wú)壓力地收到直線距離10.8千米的信號(hào)，而如果有著枝繁葉茂的樹(shù)林遮擋，有17個(gè)接收器依然能捕獲10.6千米之外的信號(hào)。

　　Rappaport對(duì)這一結(jié)果表示很驚訝，“我從沒(méi)想過(guò)在信號(hào)能在數(shù)十毫米級(jí)別的水平傳遞這么長(zhǎng)距離。原來(lái)我的目標(biāo)是視線可及的數(shù)公里遠(yuǎn)，但我們現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了10千米的目標(biāo)。”

　　今年6月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)開(kāi)放了用于5G網(wǎng)絡(luò)的11 GHz頻譜，而6GHz以下的中低頻段則一直是日本研發(fā)的重點(diǎn)目標(biāo)。本次試驗(yàn)主要采用的是極高頻段的73 GHz。Rappaport表示，他們的這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠廣泛應(yīng)用于農(nóng)村，或是大型的蜂窩基站。目前毫米波通常用于固定的無(wú)線寬帶，但從未用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)方面。

　　德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的無(wú)線通訊專(zhuān)家Robert Heath認(rèn)為紐約大學(xué)的實(shí)驗(yàn)打開(kāi)了5G網(wǎng)絡(luò)研究的另一扇門(mén)，“很多人不把農(nóng)村地區(qū)的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋考慮在內(nèi)，并錯(cuò)誤地對(duì)高頻頻譜進(jìn)行限制。”

　　此前，Rappaport曾嘗試在紐約城區(qū)內(nèi)使用28 GHz與73 GHz的毫米波，在有建筑阻擋的情況下，成功實(shí)現(xiàn)200米距離以上的通信。

　　由于毫米波非常容易衰減，且無(wú)法穿透窗戶與建筑，許多人一度認(rèn)為毫米波無(wú)法應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)轭l率已經(jīng)接近紅外線，信道太直，不易在移動(dòng)時(shí)對(duì)準(zhǔn)。但Rappaport的試驗(yàn)成功反駁了這一點(diǎn)。

　　雖然這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不等于毫米波就一定能順利普及農(nóng)村，但團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)完成了第一次成功的嘗試。Rappaport有一種強(qiáng)烈的預(yù)感：他認(rèn)為毫米波很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

　　當(dāng)然，這一想法也很快遭到質(zhì)疑。加州大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)無(wú)線研究團(tuán)隊(duì)的電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Gabriel Rebeiz指出，紐約大學(xué)的試驗(yàn)都是在晴天進(jìn)行，但雨是一個(gè)很重要的影響因素——在73 GHz的頻段，雨天所能傳遞的信號(hào)強(qiáng)度每公里就會(huì)減弱100倍。與此同時(shí)他表示，如果是28 GHz，信號(hào)衰減的情況就會(huì)好很多，每10公里只會(huì)減弱6-10倍。Rebeiz認(rèn)為毫米波最終將在城市里發(fā)揮功用，而不是在農(nóng)村里。

　　紐約大學(xué)研究無(wú)線工程的博士生George R. MacCartney Jr.則認(rèn)為只要技術(shù)靠譜，毫米波在未來(lái)五到十年能在農(nóng)村蜂窩網(wǎng)絡(luò)中普及。但目前亟待解決的一個(gè)問(wèn)題是信號(hào)是否能順利傳遞到用戶的通信系統(tǒng)上。發(fā)射器的毫米波信號(hào)會(huì)經(jīng)歷多重反射才會(huì)抵達(dá)接收器，這還需要將毫米波以定向波束形式發(fā)射才能實(shí)現(xiàn)通信的目的。

　　紐約大學(xué)團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一問(wèn)題，目前已經(jīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集的毫米波段數(shù)據(jù)，參照3GPP協(xié)議制定了毫米波在農(nóng)村地區(qū)的模擬傳播模型，目前他的研究成果在計(jì)算機(jī)通信協(xié)會(huì)主辦的 MobiCom conference 上發(fā)表。