雨霧天氣會影響5G嗎？資料下載

有些惡劣天氣會影響到無線通信，但具體事件要具體分析，這里經(jīng)常被問的三種惡劣天氣：暴雨、大霧以及大氣波導(dǎo)，而5G系統(tǒng)也分低頻和高頻兩個頻段，首先來分析暴雨是否對5G有影響。 在5G無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的時候，會考慮雨衰的余量，雨衰是指電波進(jìn)入雨層中引起的衰減。它包括雨粒吸收引起的衰減和雨粒散射引起的衰減：雨粒吸收引起的衰減是由于雨粒具有介質(zhì)損耗引起的，大部分表現(xiàn)為熱損耗；雨粒散射引起的衰減是由于電波碰到雨粒時被雨粒反射而再反射引起的，這種二次發(fā)射的電波與入射波方向無關(guān)，是四面八方發(fā)射的，即所謂的二次散射。由于二次散射，在原來的方向上入射的電波就被衰減了。 實際上雨粒有大有小，而作為介質(zhì)，無論雨粒大小它都要吸收能量的。所以根據(jù)實測與統(tǒng)計的結(jié)果，雨粒的吸收衰減比散射衰減要大。當(dāng)電波的波長可以和雨粒的幾何尺寸相比擬時，將引起雨粒共振，則產(chǎn)生最大的衰減。也就是說無線頻率越高，波長越短，因而雨衰影響就越大。 電波波長與雨量衰減關(guān)系 雨衰的大小與雨滴直徑與波長的比值有著可比性關(guān)系，而雨滴的半徑則與降雨率有關(guān)。目前運(yùn)營商主用的C-Band（3.5Ghz&4.9Ghz）的電波波長在6cm~8.6cm左右，與雨滴半徑相差較大，受降雨影響較小，一般小于2dB。因此6Ghz以下的頻譜，在做鏈路預(yù)算的時候，可以忽略雨衰的直接影響。 降雨量定義 而FR2高頻28Ghz頻段內(nèi)電波的波長在1cm左右，不容易穿透烏云及雨水，降雨對電波產(chǎn)生的吸收衰減與散射衰減影響會比較明顯，最大可達(dá)20dB，尤其對于高頻的微波傳輸時，頻率越高，波長越短，影響越大。 回到現(xiàn)實生活的4G網(wǎng)絡(luò)中，為什么在暴雨天氣的用戶體驗對比平時會差一些呢？主要原因更多是天氣情況導(dǎo)致用戶場景發(fā)生變化： 在暴雨天，多數(shù)人使用網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會通常會增加。上網(wǎng)的人變多，不管移動上網(wǎng)或是有線寬帶上完都容易造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，或是網(wǎng)站擁擠導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)連線時間過長而發(fā)生超時現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)擁塞，通常是下雨天上網(wǎng)變慢最主要的元兇； 其次在暴雨天，無線基站天面射頻接口因工藝與連接問題導(dǎo)致受潮進(jìn)水，從而也會影響該無線基站覆蓋區(qū)域用戶業(yè)務(wù)體驗變差。在防水工藝不到位時，采用銅質(zhì)接口的部分容易與濕空氣接觸，進(jìn)而氧化產(chǎn)生銅銹，因此會造成信號傳輸?shù)牟涣紶顩r。沒有下雨時，連接網(wǎng)絡(luò)大約在2ms到20ms間，可要遇到下雨線路不穩(wěn)，就可能變?yōu)?00ms以上； 再次在大雨天，另外一個間接的影響就是多徑效應(yīng)，下雨后的地面和室外的物體都會呈現(xiàn)出比晴日更好的反射，因此多徑會比平時更多更復(fù)雜，從而改變原有的信號輻射場景，間接影響無線覆蓋性能。 這里提到雨水跟無線電波傳輸損耗之前的關(guān)系，生活中會聯(lián)想到微波爐的加熱原理，我們都知道微波爐通過食物中的水分子產(chǎn)生熱量來從內(nèi)向外完成食物加熱的過程，其加熱使用的電波是2450Mhz這段頻段，靠近WIFI 2.4Ghz，屬于非授權(quán)頻段。含有水分的食物內(nèi)有極性分子在沒有外加電場時不顯示極性，如果將這種介質(zhì)放在外加電場中，每個極性分子會沿著電場力的方向形成有序排列，并在電介質(zhì)表面會感應(yīng)出相反的電荷，這一過程稱為極化。微波爐外加電場越強(qiáng)，極化作用也越強(qiáng)。當(dāng)外加電場改變方向時，極性分子也隨之以相反的方向形成有序排列。若外加的是交變電場和磁場，極性分子將被反復(fù)交變磁化，交變電場的頻率越高，極性分子反復(fù)轉(zhuǎn)向的極化也就越快。 微波爐的外殼用不銹鋼等金屬材料制成，可以阻擋微波從爐內(nèi)逃出，通過爐內(nèi)的電子真空管——磁控管，產(chǎn)生2450Mhz的超短電磁波，通過微波傳導(dǎo)元件——波導(dǎo)管，發(fā)射到爐內(nèi)各處，通過發(fā)射、傳導(dǎo)、被食物吸收，引起食物內(nèi)的極性分子（如水、脂肪、蛋白質(zhì)、糖等）以每秒24.5億次的極高速振動。此時，分子熱運(yùn)動的動能增大，也就是熱量增加，食物的溫度也隨之升高，便完成了電磁能向熱能的轉(zhuǎn)換。 水分子極化運(yùn)動摩擦產(chǎn)生熱能 總結(jié)起來，電磁波造成水分子摩擦轉(zhuǎn)換成熱能的基本前提條件有兩個：首先有不泄露電磁波的局限空間，其次要不斷通過反射讓食物吸收電磁波而引起水分子極化振動。那么在室外暴雨天環(huán)境下，很難創(chuàng)造這個局限、不斷反射吸收的環(huán)境，而且室外雨滴是運(yùn)動的，并非一直靜止?fàn)顟B(tài)被電磁波極化，所以在室外無線通信系統(tǒng)中，通過微波加熱原理來解釋雨衰的根據(jù)并不是很充分。 以上分析雨霧天氣通過對高頻無線電波造成傳播損耗而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)覆蓋變差，還有一種自然氣象與雨霧天氣對電磁波影響的原因恰恰相反，因其對電磁波傳播損耗過小而實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離傳播，也會對5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能造成一定影響，那就是大氣波導(dǎo)。摘自百度百科的“由于對流層中存在逆溫或水汽隨高度急劇變小的層次，在該層中電波形成超折射傳播，大部分電波輻射被限制在這一層內(nèi)，類似于在波導(dǎo)中傳播”，如下圖所示： 大氣波導(dǎo)效應(yīng) TDD系統(tǒng)上下行時分復(fù)用，通過設(shè)置保護(hù)間隔（GP）避免下行干擾上行。大氣波導(dǎo)發(fā)生時，遠(yuǎn)端基站的下行信號經(jīng)數(shù)十或數(shù)百公里的超遠(yuǎn)距離傳輸后仍具有較高強(qiáng)度，信號傳播時延超過GP長度，落入近端基站上行接收窗內(nèi)，造成TDD系統(tǒng)嚴(yán)重的上行干擾。 一年之內(nèi)除了冬季，大氣波導(dǎo)發(fā)生季節(jié)、時段跨度非常之長，唯一值得慶幸的是，大氣波導(dǎo)多發(fā)為夜間，話務(wù)少影響相對小。目前TDD LTE主要通過回退3:9:2特殊子幀配比、錯頻組網(wǎng)覆蓋、電調(diào)天線壓下傾角以及降功率等方式來減少干擾。5G TDD波段采用同樣的時分GP機(jī)制來進(jìn)行上下行保護(hù)隔離，同時在5G網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用AAU實現(xiàn)數(shù)字天空計劃，實現(xiàn)無人機(jī)的200米空域覆蓋層，那么在沿海大氣波導(dǎo)影響較嚴(yán)重的區(qū)域，這種干擾可能很難通過壓制下傾角來避免。