本帖最后由 TechSpider 于 2016-5-26 00:34 编辑
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导读
4G才刚刚进入市场，5G的春风已经来了。蜘蛛君就像个怀春的少女，盼他来，又怕他乱来。这不，正在南京召开的3GPP标准大会上，各路江湖人马为了5G这高富帅，使出自己的看家本领，正PK的唇枪舌剑。而在众多5G技术中，毫米波以其极高频所带来的独特的带宽优势，更常被誉为是5G里的黑暗技术。 那到底啥是毫米波？它能为5G带来什么呢？ 趁着蜘蛛君喝咖啡的间隙，为你们好好拆解一番。
到底啥是毫米波频段？
对于毫米波的定义，在业界最公认的是频率范围为30GHz-300GHz的电磁波为毫米波。 但的确也有别的定义：例如由全球十几家通信巨头协作开发的 5GPPP 项目 mmMagic 里定义了6G -300G的频段为广义毫米波频段。那为什么毫米波之前没有那么被重视呢？
原因其实有许多，但蜘蛛君认为最主要的还是需求不同，在前5G时代，我们对通信系统的要求（诸如，数据吞吐量，传输延迟）并没有那么的苛刻。运营商把更多的关注点放在了网络覆盖率和成本控制上，所以2G赫兹以下的频段是最适合当时的移动通信系统的。
但随着5G 时代的来临，对于大带宽的需求也越来越迫切，这不仅仅是为了大数据吞吐量的需求，还是解决低延迟的必要条件，因此有很多人说5G时代也是毫米波的时代。（当然蜘蛛君并不完全认同这一观点，毫米波是5G中必不可少的技术但不能等同于5G。） 为什么毫米波是5G的黑暗技术？
5G很神秘，毫米波更神秘，这也是为什么它常被称为黑暗技术。至今为止，科学家们对毫米波频段的信道特性还是在实验和摸索阶段，并没有一个公认的模型。但可以肯定的是毫米波将为5G的飞跃式提速提供可能，因为有大量的空置的带宽可以被利用。
打个比方，4G就像城市里的单行道，车多道少，很容易就堵成狗，但毫米波就如同是多条超级高速公路，还是N条车道的那种，每条车道的限速还大幅的提升。更牛逼的是，毫米波不仅是传输速度大幅提高，还能降低时延，这好比本来你只用一辆车运货，车多也没有用，还不是排队走单行道呗，但现在你能用七八辆车同时在超级高速公路上运货，这样运送同量货物的时间将大幅降低。这对于要求高速率和低延时的应用极为关键， 例如VR/AR 的普及势必需要超大带宽传输才能实现。
如虎添翼的配合：毫米波联手海量天线
接着刚才的比喻， 大家很容易理解，如果想把传输率迅速提升，我可以把整条高速公路全包下来，并且用超多辆车同时传送。但是这样做的问题是，其他的用户就不能传输而必须排队等。解决这个问题就要用到5G中的 Massive MIMO （大规模密集型多输入多输出天线阵列），简称密集天线。
密集天线技术就是说每根天线都要通过一种波束成型技术（beamforming）相互配合最后形成一种空间上的正交束。每个用户都能通过各自的正交束传播，并且彼此没有干扰（好吧，你赢了，完全不理解...）
别急，更直观的理解也就是架起了N层垂直高架路，每一层的高架路都是之前的超级高速公路，这样每个用户就能独享一整条高速，不用与别人分享啦，但他们在空间上是分开的。通过这一系列的技术配合，10-100倍的速率增益不是5G吹滴！
说的这么好，难道就没有缺点吗？
缺点当然有--又不是蜘蛛君，玉树凌风360度无死角（OMG...后面吐糟一片...）--只要是技术就有它的局限性，毫米波技术也不例外。
它的主要缺点就是高频损耗。还是接着之前的例子，你可以简单的理解为，虽然是高速公路但路况欠佳，再加上极快车速，车胎损耗很厉害，这样车速是起来了，但开不了多远的距离（业界检测下来，最远也就2公里左右）。当然，除此之外还有其它的缺点，例如屏蔽效应啊，移动稳定性差啦，硬件精度不够啦，等等。
目前尚无所有问题的解决方案。但是在高频损失这点上，爱立信和Nokia提出了小型机站台（small cell）的方案，每个基站覆盖半径一般在1至2公里内。 这个其实很容易理解， 就像是F1赛车比赛那样，让车每开2公里就换胎。当然这样的方案可是很费成本滴。所以大幅降低成本也是毫米波中一个重要的研究课题。
运营商们对毫米波的态度
在全球运营商里日本的NTT-DoCoMo是其中比较早的就与几大巨头设备供应商合作现场测试毫米波技术了。 在2015年10月，DoCoMo 就与诺基亚成功测试了70G 赫兹的毫米波频段传输并实现了2 Gbps通信速率，同年11月，他们又与三星在韩国测试了28G 赫兹频段，证实了波速成形技术在高速移动下的可行性，并且达到2.5 Gbps 的通信速率。除此之外他们与爱立信合作测试了毫米波和海量天线的配合技术， 在15G 赫兹的频段下可以让用户的通信速率保持在10 Gbps。
在亚洲，除了日本之外，韩国和中国的几大运营商也都进行了对毫米波的现场测试，其中包括了大韩电信同三星和爱立信，中国移动和中兴的联合测试。在美国 ，VERIZON 也与INTEL，爱立信有毫米波的现场测试合作。 在欧洲，著名的5G-PPP项目组专门为了毫米波而出资成立了专题项目，名字叫mmMagic（魔幻毫米波）。项目成员包括，爱立信，三星， INTEL， 诺基亚，华为，法国电信，意大利电信等知名电信业巨头。
结束语
毫米波是5G系统里不可缺少的一部分，它将有效解决5G对传输极高速率和低延迟的要求，而它与海量天线技术的配合，更把毫米波的优势发挥得淋漓尽致。然而毫米波技术目前仍处于研究和测试阶段，还有不少问题需要科学家们和工程师们共同解决。
欧洲，北美和亚洲都同时密切关注和研究毫米波在5G里的应用，其中亚洲（特别是日本和韩国）对在毫米波能否更快的商用问题上显得更加的迫切。鉴于目前毫米波技术在业界的被重视程度和科研投入力度， 蜘蛛君认为毫米波技术不用等多久就可以发展到商用成熟度。
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发表于 2016-5-26 00:27:09
