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”這個公式，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)將在傳輸距離上達到了10公里，這可謂是一個技術(shù)上的大突破。

　　在8月份，一群紐約大學(xué)的學(xué)生就載著一卡車設(shè)備驅(qū)車10小時，趕到維吉尼亞州西南部進行5G網(wǎng)絡(luò)的測試。他們當時在教授Ted Rappaort的門廊上立起了一個信號發(fā)射器，并向著地平線的方向投射過去。

　　在接下來的兩天時間里，這群學(xué)生驅(qū)車前往周圍的小山，找到了36個合適的測試點。要在這種鄉(xiāng)村小路上找到寬敞的停車位并非易事，但他們還是辦到了，并在這些測試點上安置了接收毫米波的裝置。

　　讓他們感到高興的是，團隊發(fā)現(xiàn)即使在發(fā)射點和接收點的直線距離上有樹林或小山坡阻擋，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個監(jiān)測點能毫無壓力地收到直線距離10.8千米的信號，而如果有著枝繁葉茂的樹林遮擋，有17個接收器依然能捕獲10.6千米之外的信號。

　　Rappaport對這一結(jié)果表示很驚訝，“我從沒想過在信號能在數(shù)十毫米級別的水平傳遞這么長距離。原來我的目標是視線可及的數(shù)公里遠，但我們現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了10千米的目標。”

　　今年6月，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)開放了用于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)的重點目標。本次試驗主要采用的是極高頻段的73 GHz。Rappaport表示，他們的這一實驗結(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)奧斯汀分校的無線通訊專家Robert Heath認為紐約大學(xué)的實驗打開了5G網(wǎng)絡(luò)研究的另一扇門，“很多人不把農(nóng)村地區(qū)的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋考慮在內(nèi)，并錯誤地對高頻頻譜進行限制。”

　　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，成功實現(xiàn)200米距離以上的通信。

　　由于毫米波非常容易衰減，且無法穿透窗戶與建筑，許多人一度認為毫米波無法應(yīng)用于移動通信網(wǎng)絡(luò)，因為頻率已經(jīng)接近紅外線，信道太直，不易在移動時對準。但Rappaport的試驗成功反駁了這一點。

　　雖然這一實驗結(jié)果并不等于毫米波就一定能順利普及農(nóng)村，但團隊目前已經(jīng)完成了第一次成功的嘗試。Rappaport有一種強烈的預(yù)感：他認為毫米波很快就會實現(xiàn)商業(yè)化。

　　當然，這一想法也很快遭到質(zhì)疑。加州大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)無線研究團隊的電氣和計算機工程教授Gabriel Rebeiz指出，紐約大學(xué)的試驗都是在晴天進行，但雨是一個很重要的影響因素——在73 GHz的頻段，雨天所能傳遞的信號強度每公里就會減弱100倍。與此同時他表示，如果是28 GHz，信號衰減的情況就會好很多，每10公里只會減弱6-10倍。Rebeiz認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)研究無線工程的博士生George R. MacCartney Jr.則認為只要技術(shù)靠譜，毫米波在未來五到十年能在農(nóng)村蜂窩網(wǎng)絡(luò)中普及。但目前亟待解決的一個問題是信號是否能順利傳遞到用戶的通信系統(tǒng)上。發(fā)射器的毫米波信號會經(jīng)歷多重反射才會抵達接收器，這還需要將毫米波以定向波束形式發(fā)射才能實現(xiàn)通信的目的。

　　紐約大學(xué)團隊針對這一問題，目前已經(jīng)根據(jù)實驗收集的毫米波段數(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算機通信協(xié)會主辦的 MobiCom conference 上發(fā)表。