一箭60星 美国技术狂人马斯克计划在2025年之前,发射12000颗卫星,组成一个覆盖地球无死角的WiFi,这一项目命名为“星链计划”,根据马斯克的介绍:如果一切顺利该项目可以在全球范围内提供低成本的互联网连接服务。第一次看到这个新闻的时候,觉得是根本就是天方夜谭,至今为止,全人类发射到太空的卫星总数也就1700多颗,这是聚集了全人类的智慧与力量,美国太空探索技术公司(SpaceX)怎么可能凭借一己之力发射12000颗卫星? 但是5月24日,马斯克用猎鹰9号火箭,一次性发射了60颗卫星。在中美贸易战的背景下,很多朋友认为,美国将通过这个庞大的星链计划,绕过5G直奔6G,实现对中国通信技术的弯道超越。 在这个历史背景下,我觉得有必要讲清楚什么是5G技术,顺便澄清一下马斯克的星链计划能不能让美国直接跳过5G技术,进入6G时代。 首先来看看什么是5G技术,就是第五代移动通信技术,因外语缩写:5G,故称之为5G技术。其实我很不喜欢5G这个叫法,很容易混淆(后面讲到频率、通量密度都有用到G),我建议我们中国的工程技术人员应该有自己的命名权,在中国境内应该叫“五代”技术。五代移动通信技术是为了满足人们对信息传输的高速度、泛在网、低功耗、低时延要求应运而生。 要实现高速度,必须要更高的频率,这主要是因为,频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。
电磁波频谱 频率资源就像车厢,越高的频率,车厢越多,相同时间内能装载的信息就越多。根据国际标准,“五代”有两个频率范围:
五代频率范围 目前,国际上主要使用 28GHz (28G=2.8兆,此处的G为数量级1G=1,000,000,000=0.1兆,区别于5G的“代”)进行试验。虽然高频率有更多的资源,但是我们知道电磁波的传播速度是固定的,即为光速,约为每秒30万公里,频率越高,波长就越短,而波长有决定了波的绕射能力,波长越长绕射能力越长,波长越短绕射能力越差。这个其实跟我们的日常认识也相符,比如在我们的认知中可见光都是沿直线传播的,根据上面电磁波的频谱可以看出可见光的频率在10∧14到10∧16之间。那我们来算算国际上主要使用实验的28GHz 频率的波长。
五代实验波的波长 根据上面的计算我们可以看出,5代通信技术用的波长是毫米级。那么它最大的问题,就是传输距离大幅缩短,覆盖能力大幅减弱。覆盖同一个区域,需要的 5G 基站数量,将大大超过 4G。5G时代,基站密度是4G的至少3倍,全球4G基站总共有500多万个,中国竟然有300多万,也意味着中国将要有1000万5G基站。基站数量多,意味着投资大,所以5代移动通信技术必须寻找新的出路,比如马斯克的星链计划就是一个方案,当然可行不可行,我会在文章最后进行论证,但是先看看华为给出的解决方案——微基站。
宏基站与微基站 而这次华为的方案走在了世界前列,其 微基站具有:体积小,安装迅速,组网灵活,实现“无机房建站”,适应性强,满足各种应用环境,无馈线损耗,覆盖范围更广,组网费用低等优点。
微基站 当然5代移动通信技术不光能满足高速度、泛在网、低功耗、低时延的技术要求,还有其他炫酷的技术,比如波束赋形、D2D(设备到设备)技术都是非常炫酷的技术,感兴趣的朋友可以自己去查查,由于篇幅问题,就不在展开介绍。 说清楚“5代”遇到问题以及解决方案,我们来看看,开篇中提到的“星链计划”,马斯克的12000颗卫星的星链计划,能不能实现从5G到6G的超越呢? 根据前面的介绍,我们来看看“星链计划”遇到的问题: 第一、信号的绕阻问题。马斯克星链计划中,下行发射信号频率是11-12GHz,上行频率是13GHz,属于高频信号,绕阻能力差,这个前面已经说明了。马斯克关于这个问题,给出了两个方案,第一个是用特斯拉汽车做微基站,第二个是建设100万个微基站,先不管前面这个方案行不行,至少他在逻辑上就不自洽! 为了节省钱,不建基站,推出了“星链计划”,发射12000个卫星,然后为了解决卫星与地面之间信号问题,建设100万个基站(特斯拉汽车携带微基站费用不比建设微基站费用低)。这是什么骚操作?? 第二、信道资源还是不够。5代核心技术技术标准之一,通量密度不少于10万Gbps/平方公里,而根据“星链计划”发射的12000个卫星计算,一颗卫星要负责2.7个北京的面积,而且一颗卫星总的信道容量顶天也才20Gbps,平均到每平方公里才0.47Mbps,远远小于5代技术技术标准。 最后笔者想说每一次技术进步都是无数科学技术人员默默的付出,没有一步登天的捷径,不是每个国家都可以像印度一样,无需积累,通过“顿悟”来发展科技。 编辑:宋婷 |
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