登录 / 注册
IT168网络通信频道
IT168首页 > 网络通信 > 网络通信评论 > 正文

毫米波是通向5G最好的桥梁

2019-04-15 01:22    it168网站 原创  作者: 李雪薇 编辑: 李雪薇

  【IT168评论】电磁频谱是无线通信的高速公路,有多条车道可以承载不同速度的交通。更高的频率、更短的波长,能够在单位时间内传输更多信息。

  严格来说,毫米波(mmWave)只能指EHF频段,即频率范围是30GHz——300GHz的电磁波。相较于LTE所采用的6GHz以下频段,毫米波可提供更高的吞吐量,和更高的总容量。

  从历史上看,毫米波技术昂贵且难以部署,这限制了它在射电天文学、微波遥感和地面固定通信等领域的应用。

  然而,最近,由于这两个障碍已在很大程度上得到克服,人们对它的兴趣正在显著增加。毫米波已经演变成一种经济有效的选择,以满足企业当前面临的网络容量挑战。我们预计它的价格将继续下降,性能将继续提高,使得毫米波解决方案成为各地企业的首选。

  各种户外和室内应用都将从这一系列技术中受益。

  固定无线

  传统的点对点(P2P)和点对多点(P2MP)微波通信在毫米波解决方案中非常适用。与基于微波的解决方案相比,毫米波产品几乎没有额外的复杂性,并且在需要时,授权几乎总是由销售和安装的设备供应商或经销商处理。用于毫米波应用的抛物面天线已经可以在校园和城域地区建筑物之间架桥、回程和互连,到ISP的链接以及遥测和监视等特殊应用中看到。

  无线PAN和LAN

  IEEE无线局域网标准802.15.3c、802.11ad Wi-Fi标准和即将推出的802.11ay标准,都指定了60GHz频段。鉴于毫米波信号的物体穿透能力、范围和方向性有限,这里的应用通常仅限于可以确保视距的室内和开放式办公环境。我们希望使用802.11ad的通用访问应用程序将变得普遍; 芯片组现在正在进入市场。

  我们还期望基于这些技术的各种户外和校园解决方案的增多。随着时间的推移,许多现有的微波和毫米波解决方案将发展为基于802.11ad组件的廉价P2P、P2MP和网状解决方案,从而提供更广泛的部署机会。

  同样,我们希望毫米波组件能够进入各种物联网解决方案,因为它们中的许多都将被聚集在一起,从而能够适应短距离和网状网络。

  尽管存在数千兆位吞吐量的潜力,但802.11ad目前还没有得到真正的应用。这在很大程度上,是由于802.11ac成功地解决了WLAN容量不断增长的需求,同时也对60GHz频段作出了反应。这与1999年802.11a最初引入5GHz频段时,表现出了惊人的相似。

  考虑到用户体验曲线上的时间、价格和性价比的吸引力,这种情况在未来几年可能会有所改善。

  5G回传

  由于5G计划在很大程度上取代所有无线广域网,甚至在经济可行的有线宽带服务领域,也将需要大量新的回传容量。由于5G将经常应用更密集的基站部署的“小单元”模型,毫米波回传即使在其固有的范围限制,甚至在未经许可的频段中也是有意义的。这得益于窄波束、定向天线和网状技术的适用性,使回传容量能够快速、经济有效的部署。

  5G访问

  更有争议的是毫米波在5G移动用户接入中的应用。一些实验表明,在具有密集基站和适当的波束转向能力的场所中,这应该是一个有价值的选择。然而,目前尚不清楚该行业是否会采用大规模的毫米波移动接入,并且需要适当配备的用户设备,显然目前还没有上市。

  车载应用

  毫米波雷达已经在一些汽车中得到应用,这些频率的移动连接可能在未来基于网络的车辆间的链路中起作用。

  毫米波在许多定位和跟踪应用中也很有用,无论是用于桌面定位设备的短程应用,还是用于更宏观的户外应用。未压缩的HDMI视频也经常被认为是一个关键的应用,尽管考虑到目前可用的高性能和低成本视频压缩标准、算法和实现,这类应用程序的重要性可能会降低。

  最后,对使用毫米波的设备内和设备间机架通信进行了一些研究。虽然我们认为这有点奇怪,但考虑到这种链路的成本可能远远低于光纤,而且性能不会受到影响。

  毫米波的进步

  毫米波在历史上一直非常难以产生,在传统上,其构建所需的振荡器和其他组件涉及昂贵的半导体工艺。最值得注意的是砷化镓(GaAs),这是为什么较低的频率得到了更大程度的利用的一个关键原因。

  然而,近年来,我们已经学会了如何使用更具成本效益的工艺设计,制造能够在毫米波频率下工作的元件,如硅锗(SiGe)。尤其是相同的互补金属氧化物半导体(CMOS) )处理器、存储器芯片以及当今大多数与计算和通信相关的元件。CMOS价格低廉、产量高、性能出色,易于集成到无线电和OEM模块等相关设备中。

  简而言之,我们现在能够可靠且经济有效地利用毫米波通信,但它仍然不像成熟无线电频段发展的一帆风顺。

  毫米波的挑战

  很明显,人们对毫米波可以提供什么,具备一些考虑的限制因素。

  传播特性 - 毫米波具有很强的方向性,在狭窄的波束中传播,通常被建筑物的内外墙等固体物体阻挡。因此,毫米波的大多数应用都是视距(LoS),给定应用的有效范围是端点之间所需路径的清晰程度,所应用的发射功率以及所用天线的类型和配置的函数。当然可以使用定向天线,甚至MIMO(取决于多路径),波束成形甚至通过有源(“定相”)天线阵列进行波束控制等技术,来提高吞吐量和扩展范围。考虑到所涉及的微小波长,天线,甚至是定向抛物面碟,通常都相当小。

  然而,由毫米波频率的波的基本物理行为引起的限制仍然适用。许多毫米波频率的信号衰减不是主要问题,但60GHz频段是没有许可证的。

  这可以通过使用节点之间距离较短的多节点部署来补偿,通过频率重用可以显着提高总体容量。给定窄波束和定向天线,通常可以避免干扰附近相同频率的其他连接。

  其他毫米波段也表现出不同程度的衰减,但许多波段,最明显的是20-50,70-90和120-160 GHz只受到轻微影响。简而言之,只要给定的波段与正确的应用程序匹配良好,毫米波的限制通常可以克服,并降低到无关紧要的程度。

  值得注意的是,毫米波的窄波束、有限范围和相关行为,实际上有助于增强安全性和完整性。无论如何,必须在所有无线链路上应用加密,并且大多数商用毫米波产品都支持加密。

  监管和许可 - 许可和未许可频段均以毫米波频率定义。在最常见的商用许可毫米波频段中,有27-31,38,71-76,81-86和92-95 GHz,我们可以预期频谱拍卖过程将越来越多地应用于这些频段。

  解决方案拓扑 - 毫米波段主要用于固定应用,其中给定链路的两个端点都是固定的 - P2P和P2MP应用。展望未来,我们期望看到网状技术的更多应用,它可以在任何网络配置中提供最大程度的灵活性和覆盖范围。

  毫米波无线技术曾经是外太空和地面固定通信的一种奇怪且昂贵的选择,现在是一种具有成本效益且在许多情况下可以满足持续网络容量挑战的廉价选择。

  对于企业IT来说,为了从毫米波通信的投资中获得最大的收益,对楼宇内和校园内的布线和以太网交换机进行升级具有重要意义。

  但是,更高容量的潜力,以及更高的吞吐量,使得毫米波快速通道成为可能。

关键字: 5G , 毫米波
  • IT168企业级IT168企业级
  • IT168文库IT168文库

扫一扫关注

行车视线文章推荐

首页 评论 返回顶部