據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，但看起來(lái)很有公信力的一個(gè)調(diào)查結(jié)果，人們?cè)谑謾C(jī)上最怕看到的三樣?xùn)|西分別是：多年未聯(lián)系的微信好友發(fā)來(lái)的「在嗎？」，使用年限超過(guò)兩年的手機(jī)顯示「電池電量低，請(qǐng)充電」和網(wǎng)絡(luò)不好的時(shí)候屏幕上轉(zhuǎn)動(dòng)的「菊花」。
這個(gè)時(shí)候，經(jīng)歷了戰(zhàn)爭(zhēng)、死亡以及愛(ài)情洗禮，進(jìn)化了數(shù)百萬(wàn)年的人類(lèi)已經(jīng)學(xué)會(huì)拉黑微信好友，使用移動(dòng)電源，但是面對(duì)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題時(shí)，他們即便變換各種姿勢(shì)，把手機(jī)親親抱抱舉高高也還是不能改變信號(hào)問(wèn)題。
這是屬于全球 50 多億手機(jī)用戶(hù)共同的無(wú)能為力。這種無(wú)能為力大多數(shù)情況是離散狀態(tài)的，此刻他無(wú)能，他地你無(wú)力，只有一種時(shí)候，這種無(wú)能為力有著明顯的集群狀態(tài)：那就是大家一起看演唱會(huì)的時(shí)候。比如某年某月蔡徐坤在鳥(niǎo)巢開(kāi)演唱會(huì)，會(huì)場(chǎng)里肯定滿(mǎn)座，至少 9 萬(wàn)人，場(chǎng)外至少還得聚集買(mǎi)不到票的另外 9 萬(wàn)人，這 18 萬(wàn)人在準(zhǔn)備發(fā)朋友圈的時(shí)候，就會(huì)發(fā)現(xiàn)手機(jī)轉(zhuǎn)菊花，天涯共此時(shí)。
大多數(shù)時(shí)候，4G 網(wǎng)絡(luò)能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，聊微信刷抖音甚至看個(gè) 1080P 高清流媒體電影也不在話(huà)下。
負(fù)責(zé)給手機(jī)傳數(shù)據(jù)信號(hào)的基站，自身有覆蓋的范圍，以及承載的數(shù)據(jù)傳輸能力。一旦基站覆蓋范圍內(nèi)用戶(hù)急劇增多，大家一起發(fā)消息，尤其是在演唱會(huì)里面，發(fā)的大多還是視頻消息，這就會(huì)大大超過(guò)基站的數(shù)據(jù)傳輸能力。
類(lèi)似的情況就像春節(jié)或者國(guó)慶假期里，大量車(chē)輛在高速公路上出現(xiàn)的幾公里的擁堵。平時(shí)，高速公路就是高速公路，因?yàn)槁飞系能?chē)不太多，在通行能力之內(nèi)。而到了節(jié)日出行高峰期，路上的車(chē)就大大超過(guò)了高速公路的通行能力，于是高速公路就變成了帶狀停車(chē)場(chǎng)。
這里可以做個(gè)比方，高速公路就是基站，車(chē)輛就是數(shù)據(jù)，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)太多，基站就忙不過(guò)來(lái)堵住了。
在電影《那些年，我們一起追過(guò)的女孩》里面，臺(tái)灣新竹發(fā)生地震，震后大家都一起打電話(huà)，結(jié)果都打不出去，當(dāng)然也接不到電話(huà)。于是男主柯景騰的宅男室友一語(yǔ)道出其中的道理：
這里人太多，基地臺(tái)（基站）超載，人少的地方搞不好才會(huì)通耶。
當(dāng)然，通過(guò)多建基站，提高單個(gè)基站的承載能力等等方式，可以一定程度上解決人口密集場(chǎng)所的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。不過(guò)目前的 4G 網(wǎng)絡(luò)依然是存在上限的，雖然 LTE 有載波聚合這樣的技術(shù)，但是有些時(shí)候也會(huì)黯然銷(xiāo)魂，載不動(dòng)許多愁?；镜臄?shù)據(jù)傳輸承載能力受制于代際技術(shù)的天花板，無(wú)法很好地解決掉演唱會(huì)這種特殊情況下的網(wǎng)絡(luò)擁堵問(wèn)題，愛(ài)的魔力依舊會(huì)轉(zhuǎn)圈圈。
4G 網(wǎng)絡(luò)做不了的事情，就留給 5G 來(lái)做。
有心的話(huà)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，從 2G 網(wǎng)絡(luò)（GSM、CDMA）到 4G 網(wǎng)絡(luò)（LTE），大的趨勢(shì)是，頻段頻率越來(lái)越高。以移動(dòng) 2G GSM 網(wǎng)絡(luò)為例，其頻率集中在 900MHz 左右，而到了移動(dòng) 4G 網(wǎng)絡(luò)，頻率又集中在了 2500MHz 左右。
當(dāng)然這個(gè)小秘密大多數(shù)人不會(huì)注意到，但是大家肯定會(huì)注意到，曾經(jīng)好幾萬(wàn)一部的大哥大天線(xiàn)能有十厘米長(zhǎng)，然后到了翻蓋手機(jī)時(shí)代，天線(xiàn)就剩拇指頭那么長(zhǎng)了?，F(xiàn)在的小朋友估計(jì)都不知道手機(jī)天線(xiàn)長(zhǎng)啥樣了，因?yàn)槿慷技稍跈C(jī)身內(nèi)部了。
然后，根據(jù)著名的公式，光速 = 波長(zhǎng) × 頻率。頻率越高，波長(zhǎng)也就越短。
手機(jī)天線(xiàn)越來(lái)越短，一方面由于技術(shù)和工藝的進(jìn)步，另一方面是由于波長(zhǎng)越短，接收信號(hào)的天線(xiàn)也可以不用那么長(zhǎng)。
正如 Wi-Fi 分為 2.4GHz 和 5GHz，以及還沒(méi)有普及的 60GHz 一樣，2.4GHz 非常能穿墻，我住 3 樓，把家里的 2.4GHz Wi-Fi 名字設(shè)成「804 室小姐姐加我微信 uncle-lau」，結(jié)果加到了 10 樓穿 Hollister 的小哥哥。
而 5GHz 的 Wi-Fi 信號(hào)穿一堵墻就不行了，但是厲害之處在于速度快，不擁堵。至于 60GHz 的 Wi-Fi 的穿墻能力幾乎可以忽略，但真的是網(wǎng)速如刀，快如閃電俠。
和 Wi-Fi 有些類(lèi)似的是，想要獲得更快的速度和更高的帶寬，那就把頻率提上去，也就是我們常說(shuō)的「只要網(wǎng)絡(luò)頻率足夠快，那么菊花就追不上我」。
因而，相較于 4G 網(wǎng)絡(luò)的頻率，5G 網(wǎng)絡(luò)的頻率再一次提高，頻段基本上分為 6GHz 以下頻段（Sub 6GHz）和毫米波兩類(lèi)。
依據(jù)上表，波長(zhǎng)在 1 到 10 毫米之間的電磁波，通常對(duì)應(yīng)于 30GHz 至 300GHz 之間的無(wú)線(xiàn)電頻譜，也就是廣義上的毫米波。不過(guò)這個(gè)定義也不是那么嚴(yán)格，24.25GHz 電磁波的波長(zhǎng)是 12.37 毫米，也可以叫它毫米波，雖然它比較像毫米波里面的姚明。
負(fù)責(zé)制定 5G 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的 3GPP 組織之前開(kāi)會(huì)規(guī)定，5G NR 主要使用兩段頻率：FR1 頻段和 FR2 頻段。FR1 頻段的頻率范圍是 450MHz——6GHz，又叫 sub 6GHz 頻段；FR2 頻段的頻率范圍是 24.25GHz——52.6GHz，也就是 5G 領(lǐng)域里面的毫米波（mmWave）。
4G 網(wǎng)絡(luò)通過(guò)可以使用的最大帶寬是 100MHz，數(shù)據(jù)速率不超過(guò) 1Gbps（通過(guò)更高載波聚合，MIMO 技術(shù)還能再快一些）。在 28GHz 頻段毫米波的可用頻譜帶寬可達(dá) 1GHz，數(shù)據(jù)速率高達(dá) 10Gbps，其他頻段上的毫米波還可以更快。并且，相較于 4G 網(wǎng)絡(luò)理論上 10ms 的延遲，5G 網(wǎng)絡(luò)的延遲可以在 1ms 之內(nèi)。
綜上，相比于 4G 網(wǎng)絡(luò)，5G 毫米波就是詠春葉問(wèn)，一個(gè)打十個(gè)。
之前 4G 網(wǎng)絡(luò)就像高速公路，可以通過(guò)多修車(chē)道（載波聚合）或者修多層車(chē)道（MIMO，多入多出）來(lái)提高通行能力。但是車(chē)道不可能無(wú)限加，所以決定了 4G 網(wǎng)絡(luò)的局限性。
5G 毫米波相比于 4G 網(wǎng)絡(luò)的帶寬拓展，就像開(kāi)放了空域，理論通行空間是十倍二十倍級(jí)別的增加。
也是正是由于毫米波的這些特點(diǎn)，使得工作在毫米波上的 5G 網(wǎng)絡(luò)可以做很多 4G 網(wǎng)絡(luò)做不了的事情，比如虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、無(wú)線(xiàn)基站回程（backhaul）、短距離雷達(dá)探測(cè)、密集城區(qū)信息服務(wù)、體育場(chǎng) / 音樂(lè)會(huì) / 購(gòu)物中心無(wú)線(xiàn)通信服務(wù)、工廠自動(dòng)化控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療、安全監(jiān)控、智能交通系統(tǒng)、機(jī)場(chǎng)安全檢查等等。
這就是為什么 5G 毫米波可以解決掉在演唱會(huì)等巔峰時(shí)刻手機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁堵導(dǎo)致的轉(zhuǎn)菊花問(wèn)題的主要原因。
毫米波看起來(lái)可以秒天秒地秒 4G，但是這個(gè)技術(shù)其實(shí)算起來(lái)已經(jīng)一百多歲了。在清朝光緒年間（1897 年），Jagadish Chandra Bose 這位物理學(xué)家就開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室里研究毫米波了，這也是公認(rèn)的毫米波技術(shù)的起源。
▲ Jagadish Chandra Bose
雖然毫米波的研究開(kāi)始得早，但是一直都在實(shí)驗(yàn)室里面呆著，真正的商用到上個(gè)世界末才到來(lái)，主要用途是 77 GHz 汽車(chē)防撞雷達(dá)。
問(wèn)題來(lái)著，前面說(shuō)毫米波在 5G 里面強(qiáng)無(wú)敵，為什么不用呢？
這個(gè)原因要從主觀和客觀兩個(gè)原因來(lái)分析，人類(lèi)主觀層面，是因?yàn)橹皼](méi)能攻破技術(shù)和成本兩道難關(guān)。
客觀層面，作用于移動(dòng)通信的時(shí)候，毫米波也有天然的缺點(diǎn)。
這個(gè)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在信號(hào)衰減大，易受阻擋和覆蓋范圍小。
不光是建筑物會(huì)阻擋毫米波，包括氧氣、和雨滴都是毫米波傳播的敵人。比如 60GHz 必須承受約 20dB/km 的氧氣吸收損耗，這意味著一公里外，60GHz 的信號(hào)衰減到只剩不到 1%。
在和氧氣的爭(zhēng)寵中，60GHz 毫米波敗下陣來(lái)，而 28GHz、38GHz 與 73GHz 情況就好多了，這也正是目前一些運(yùn)營(yíng)商將 28GHz 定為主要測(cè)試對(duì)象的原因。不過(guò)它們將迎接下一輪的挑戰(zhàn)：濕度。
在高溫和高濕度環(huán)境下，其信號(hào)在 1 公里內(nèi)可衰減一半（3dB/km）。
如果說(shuō)這個(gè)衰減還可以接受的話(huà)，毫米波最怕的還是暴雨，在特大暴雨天氣下（降雨強(qiáng)度為 50 毫米 / 小時(shí)），毫米波傳播損耗可達(dá)到 18.4dB/km，也是一公里外剩不下啥信號(hào)了。
自然界給毫米波的磨難不小，接著，建筑物、甚至是人的身體，以及握持手機(jī)的手，都會(huì)不同程度地?fù)踝『撩撞ㄐ盘?hào)。所以，在 5G 時(shí)代，對(duì)別人說(shuō)「麻煩讓一下，你擋住我的信號(hào)了」真不是開(kāi)玩笑。
家里有大別墅的讀者在家里可能有組裝 Mesh 網(wǎng)狀 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)?Wi-Fi 的覆蓋范圍有限，尤其是 5GHz Wi-Fi，一個(gè)路由器根本覆蓋不了大別墅。所以 Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)就是在別墅里設(shè)置多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)覆蓋家里的一部分，最終覆蓋整個(gè)別墅。
解決毫米波先天缺陷的方法邏輯和上面說(shuō)的 Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)有異曲同工之妙。
于是，進(jìn)擊的毫米波使出第一招：小基站。
在以往的認(rèn)知當(dāng)中，基站都是一座座高高的鐵塔，一個(gè)鐵塔覆蓋半徑幾公里的地方，在 2G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，確實(shí)是這樣的。這種大鐵塔，或者建在樓頂?shù)男¤F塔，叫宏基站。
到了 5G 時(shí)代，因?yàn)楹撩撞ㄐ盘?hào)容易衰減和被阻擋的原因，基站的覆蓋半徑可能就剩幾十米了，所以相比于 2G、3G 和 4G 時(shí)代，覆蓋相同面積的基站數(shù)量就要多很多。同時(shí)，因?yàn)楦采w面積需求小了，5G 毫米波基站也不需要建那么高大威猛，小身材也能有大能量，這就是小基站。
在今年 MWC 的高通展臺(tái)，他們就和愛(ài)立信合作，把 5G 小基站放進(jìn)了室內(nèi)，這個(gè)基站同時(shí)支持 Sub 6GHz 和毫米波。
接著就是第二招：Massive MIMO（大規(guī)模多入多出技術(shù)）。
前面講 4G 的時(shí)候就已經(jīng)提到了這個(gè)技術(shù)，4G 時(shí)代的 MIMO 技術(shù)主要是 2×2 MIMO 或者 4×4 MIMO，數(shù)字代表天線(xiàn)數(shù)量，意思就是多根天線(xiàn)同時(shí)發(fā)送（多出）和接收信號(hào)（多入）。
為什么 2G 時(shí)代沒(méi)有這個(gè)技術(shù)呢？這個(gè)前面也說(shuō)了，2G 時(shí)候信號(hào)波長(zhǎng)太長(zhǎng)，天線(xiàn)也需要很長(zhǎng)，那么搞 MIMO 技術(shù)的話(huà)，手機(jī)天線(xiàn)就要很多根，于是手機(jī)就變成四腳獸或者八爪魚(yú)。
后來(lái)天線(xiàn)不需要那么長(zhǎng)，幾毫米的長(zhǎng)度完全可以集成在手機(jī)內(nèi)部，還可以多做幾根，于是才有 MIMO 的應(yīng)用可能性。
到了 5G 時(shí)代，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)更短了，天線(xiàn)也可以做更小，完全可以做好多個(gè)，形成天線(xiàn)陣列，基站那邊也是同理，于是這些天線(xiàn)寶寶們一起活動(dòng)，即便人類(lèi)看不到，但場(chǎng)面想象一下依舊非常壯觀，這就是 Massive MIMO（大規(guī)模多入多出技術(shù)），它能有效的提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率，補(bǔ)償信號(hào)衰減。
然后就是第三招：波束賦型。
在以往，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)基站 360 度全向發(fā)射和接收信號(hào)，即便某一個(gè)方向沒(méi)有人。
而在 5G 毫米波上使用的高增益天線(xiàn)同時(shí)具有較好的方向性，通過(guò)調(diào)整，能夠把信號(hào)，也就是無(wú)線(xiàn)電波對(duì)準(zhǔn)需要移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)。同時(shí)機(jī)變它也變，手機(jī)動(dòng)了，無(wú)線(xiàn)電波也會(huì)換方向繼續(xù)對(duì)準(zhǔn)，信號(hào)被擋了還可以瞬間切換無(wú)線(xiàn)電波，這就是波束賦型和波束追蹤。
波束賦型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于提高了功率和效率，又?jǐn)U大了覆蓋范圍，同時(shí)增強(qiáng)了安全性，降低了信號(hào)被截聽(tīng)的概率。
如果說(shuō)之前的網(wǎng)絡(luò)是對(duì)誰(shuí)都一樣的「中央空調(diào)」的話(huà)，那么毫米波這個(gè)波束賦型技術(shù)就是「專(zhuān)屬暖男」。
前面說(shuō)了三千多字都是虛的，技術(shù)再?gòu)?qiáng)不落地，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是放屁。
2019 年作為公認(rèn)的 5G 元年不是沒(méi)有道理的，預(yù)計(jì)今年內(nèi)，消費(fèi)者就能買(mǎi)到首批 5G 手機(jī)了。
在此之前，5G 的參與者們就開(kāi)始多年的實(shí)驗(yàn)和研發(fā)，2016 年，高通就發(fā)布了全球首款商用 5G 調(diào)制解調(diào)器——驍龍 X50 調(diào)制解調(diào)器，支持在 28GHz 頻段毫米波頻譜，下載速度最高可達(dá) 5Gbps。
到了手機(jī)制造商這邊，光有個(gè)基帶芯片還不夠，還需要有天線(xiàn)模塊。于是在 2018 年 7 月份，高通接著發(fā)布了全球首款面向移動(dòng)終端的毫米波 5G 天線(xiàn)模塊 QTM052，包含了從收發(fā)器到所有射頻前端的器件，還有電源管理 IC 以及天線(xiàn)本身，覆蓋第一批會(huì)投入商用的 5G 毫米波頻譜。
毫米波 5G 天線(xiàn)模塊 QTM052 和驍龍 X50 調(diào)制解調(diào)器天生一對(duì)，搭配起來(lái)用的話(huà)，能實(shí)現(xiàn)前面說(shuō)的波束成形、波束追蹤等技術(shù)，也克服了手掌擋住信號(hào)的問(wèn)題。
到了今年 MWC 期間，5G 的進(jìn)程進(jìn)一步加快，小米、一加、OPPO、、中興、索尼、LG、三星等等手機(jī)廠商都展出了旗下基于驍龍 855 和 X50 調(diào)制解調(diào)器的首款 5G 手機(jī)。
馬上在 2 月份，高通又更新了產(chǎn)品：首先是 QTM525 5G 毫米波天線(xiàn)模組，通過(guò)降低模組高度可支持厚度不到 8 毫米的 5G 智能手機(jī)設(shè)計(jì)，并且還增加了更多的毫米波頻段支持。
接著就是驍龍 X55 基帶的發(fā)布，同樣也是 2G、3G、4G 和 5G 都支持，在毫米波頻段下可實(shí)現(xiàn)最高達(dá) 7Gbps 的下載速度。很明顯，驍龍 X55 基帶和 QTM525 5G 毫米波天線(xiàn)模組又是一對(duì)。
目前來(lái)看，首批推出 5G 手機(jī)的廠商幾乎都是用了高通的方案。從另一個(gè)角度來(lái)看，從驍龍 X50 到 X55 兩代 5G 調(diào)制解調(diào)器，高通也是市場(chǎng)上唯一一家能夠面向智能手機(jī)提供商用毫米波解決方案的廠商。
可以這么說(shuō)，從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，我們能體驗(yàn)到毫米波確實(shí)已經(jīng)進(jìn)入了倒計(jì)時(shí)。但是在空間上，毫米波離國(guó)人有點(diǎn)兒遠(yuǎn)，因?yàn)槟壳岸?，我?guó)部署 5G 網(wǎng)絡(luò)還是集中在 Sub 6GHz 頻段，北美則重點(diǎn)部署毫米波。
不過(guò)也不用太擔(dān)心，至少工信部已經(jīng)在上個(gè)月發(fā)話(huà)，發(fā)布了《2019 年全國(guó)無(wú)線(xiàn)電管理工作要點(diǎn)》。其中，特別提到要適時(shí)發(fā)布 5G 系統(tǒng)部分毫米波頻段頻率使用規(guī)劃，引導(dǎo) 5G 系統(tǒng)毫米波產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
既然工信部爸爸都說(shuō)要發(fā)展毫米波，那毫米波離我們也就不太遠(yuǎn)了。
聯(lián)系客服
