揭秘5G毫米波：3大天然缺點（一）

　　未來的流量需求很瘋狂，根據香農定理，毫米波有足夠的帶寬，成為5G無線的必然。

　　毫米波將應用于未來Small Cells和網絡回傳。有機構預測，到2019年，毫米波將替代20%的LTE回傳，大大節省昂貴的光纖網絡部署。

　　這幾天，各大廠家關于毫米波的好消息紛至沓來，包括華為在溫哥華完成毫米波外場測試，愛立信與at&t公開演示毫米波可行性，高通發布支持28GHz毫米波的5G基帶等。

　　什么叫毫米波？嚴格的講，毫米波頻率為30GHz至300GHz，對應波長分別為10mm到1mm。在移動通信領域，通常把24GHz-100GHz稱為5G毫米波。

　　關于毫米波，一直以來爭論不休，主要的焦點集中在毫米波的天然缺點：信號衰耗大、易受阻擋、覆蓋距離短等。

　　但，這些問題是可以克服的。

　　不懂氣象知識的工程師不是好通信工程師

　　無線信號通過大氣傳播時，由于無線信號的吸收和散射，會產生信號衰減，我們用dB/km來定義信號的衰減程度。

　　通常認為，無線信號頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近。但是，在毫米波這里有些例外。

　　毫米波在大氣傳播中主要受氧氣、濕度、霧和雨的影響。

　　氧氣

　　關于氧氣的影響也不是一概而論的，不同毫米波波段受氧氣的影響是不一樣的。比如，60GHz必須承受約20dB/km的氧氣吸收損耗，而28GHz、38GHz與73GHz情況就好多了，這也正是目前一些運營商將28GHz定為主要測試對象的原因。

　　毫米波頻率范圍的大氣吸收率(以dB/km為單位)

　　濕度

　　相對于氧氣，濕度對于毫米波的衰減影響較大。在高溫和高濕度環境下，其信號在1公里內可衰減一半（3dB/km）。和濕度同理，毫米波在通過霧和云層時，也會產生衰減。

　　雨

　　雨是毫米波最大的敵人。極端情況下，在特大暴雨天氣下（降雨強度為50毫米/小時），毫米波傳播損耗可達到18.4dB/km。

　　所以，毫米波真正面臨的最大問題是——天氣。這是個靠天吃飯的家伙，但通信網絡講的是穩定可靠，靠天吃飯這種事太不靠譜，怎么辦？

　　辦法是有的，現在有請網絡規劃工程師閃亮登場。

　　雖然暴雨會引起毫米波信號大幅度衰減，但是，只要做好足夠的鏈路預算，并不會導致毫米波數據鏈路中斷。我們在進行網絡規劃時，可根據不同地區的歷史最大降雨量來預算毫米波無線鏈路損耗，確定毫米波的最大傳輸距離。

　　也就是說，以后的網絡規劃工程師一定要和氣象局通力合作，要收集各個地方歷年降雨量歷史數據，才能干好網絡規劃。

　　上知天文，下知地理，通信工程師是也。

　　此路不通，請繞道而行！

　　我們可以通過足夠的鏈路預算克服了惡劣天氣對毫米波的影響，可毫米波還有另一大硬傷——阻擋。

　　這硬傷很難克服，毫米波不但容易被建筑物阻擋，還會被人體本身阻擋，甚至是在手握手機時，手也能阻擋它。

　　怎么辦？既然有人攔路，你繞著走不就行了。

　　關于繞路走，這一智慧集中體現在以下三個方面：

　　1、利用墻體反射，或者加裝反射裝置，就是用非視距（NLOS）鏈路替代視距（LOS）鏈路。這一辦法的缺點是功耗大、能效低，衰減大影響傳輸速率，且復雜的建筑環境影響反射裝置部署。

　　2、利用空間分集技術，在波束賦形過程中，沿著多個路徑，同時發送多個波束，來減輕非視距（NLOS）衰減，提高連接穩定性，不過這增加了波束賦形處理的復雜性。更優化的辦法是，引入智能波束搜索和跟蹤算法，發現并切換到主導波束路徑上。

　　3、利用中繼節點保持連接性。部署多個中繼節點，形成多跳、網狀的鏈路結構，一旦某一節點被建筑物阻擋，可靈活選擇另一個未被阻擋節點來迂回路由，保持連接可靠性。