I 2021 har byggingen og utviklingen av det globale 5G-nettverket gjort store prestasjoner.I følge dataene som ble utgitt av GSA i august, har mer enn 175 operatører i mer enn 70 land og regioner lansert kommersielle 5G-tjenester.Det er 285 operatører som investerer i 5G.Kinas 5G-konstruksjonstakt er i forkant av verden.Antallet 5G-basestasjoner i Kina har overskredet én million, og nådde svimlende 1159000, som utgjør mer enn 70 % av verden.Med andre ord, for hver tredje 5G-basestasjon i verden, er to lokalisert i Kina.
5G basestasjon
Den kontinuerlige forbedringen av 5G-nettverksinfrastruktur har akselerert landingen av 5G i forbrukerinternett og industrielt internett.Spesielt i den vertikale industrien er det mer enn 10 000 5G-applikasjonssaker i Kina, som dekker mange felt som industriell produksjon, energi og kraft, havner, gruver, logistikk og transport.
Det er ingen tvil om at 5G har blitt et skarpt våpen for digital transformasjon av innenlandske bedrifter og en motor for høykvalitetsutvikling av digital økonomi i hele samfunnet.
Men mens 5G-applikasjoner akselereres, vil vi finne at den eksisterende 5G-teknologien har begynt å vise en tilstand av "inkompetanse" i noen spesielle industriapplikasjonsscenarier.Når det gjelder hastighet, kapasitet, forsinkelse og pålitelighet, kan den ikke oppfylle 100 % av kravene i scenariet.
Hvorfor?Er 5G, som er høyt forventet av folk, fortsatt vanskelig å være et stort ansvar?
Selvfølgelig ikke.Hovedgrunnen til at 5G er «mangelfull» er at vi kun bruker «halv 5G».
Jeg tror mange vet at selv om 5G-standarden er den eneste, er det to frekvensbånd.Det ene kalles sub-6 GHz-bånd, og frekvensområdet er under 6GHz (nøyaktig, under 7,125Ghz).Den andre kalles millimeterbølgebånd, og frekvensområdet er over 24GHz.
Rekkeviddesammenligning av to frekvensbånd
For øyeblikket er bare 5G med sub-6 GHz-bånd kommersielt tilgjengelig i Kina, og det er ingen 5G kommersielt millimeterbølgebånd.Derfor er ikke all energien til 5G frigjort fullstendig.
Tekniske fordeler med millimeterbølge
Selv om 5G i sub-6 GHz-bånd og 5G i millimeterbølgebånd er 5G, er det store forskjeller i ytelsesegenskaper.
I følge kunnskapen i lærebøker om fysikk på ungdomsskolen, jo høyere frekvensen av trådløs elektromagnetisk bølge er, jo kortere er bølgelengden, og jo dårligere er diffraksjonsevnen.Dessuten, jo høyere frekvens, desto større er penetrasjonstapet.Derfor er 5G-dekningen av millimeterbølgebånd åpenbart svakere enn førstnevnte.Dette er hovedårsaken til at det ikke er noen kommersiell millimeterbølge for første gang i Kina, og det er også grunnen til at folk stiller spørsmål ved millimeterbølge.
Faktisk er den dyptliggende logikken og sannheten i dette problemet ikke helt det samme som alles fantasi.Vi har med andre ord faktisk noen feilaktige fordommer om millimeterbølger.
Først av alt, fra et teknologiperspektiv, må vi ha en konsensus, det vil si under forutsetningen om ingen revolusjonerende endring i den eksisterende grunnleggende kommunikasjonsteorien, hvis vi ønsker å forbedre nettverkshastigheten og båndbredden ytterligere, kan vi bare gjøre et problem på spekteret.
Å søke rikere spektrumressurser fra høyere frekvensbånd er et uunngåelig valg for utviklingen av mobilkommunikasjonsteknologi.Dette gjelder for millimeterbølger nå og terahertz som kan bli brukt til 6G i fremtiden.
Skjematisk diagram av millimeterbølgespektrum
For øyeblikket har båndet under 6 GHz en maksimal båndbredde på 100 MHz (selv 10 MHz eller 20 MHz noen steder i utlandet).Det er for vanskelig å oppnå en hastighet på 5 Gbps eller til og med 10 Gbps.
5G-millimeterbølgebåndet når 200mhz-800mhz, noe som gjør det mye lettere å oppnå målene ovenfor.
For ikke lenge siden, i august 2021, gikk Qualcomm sammen med ZTE for å realisere 5G SA dobbel tilkobling (nr-dc) for første gang i Kina.Basert på 200MHz bærerkanal i 26ghz millimeter bølgebånd og 100MHz båndbredde i 3,5GHz bånd, jobbet Qualcomm sammen for å oppnå en enkeltbruker downlink topphastighet på mer enn 2,43gbps.
De to selskapene bruker også carrier aggregeringsteknologi for å oppnå en enkeltbruker downlink topphastighet på mer enn 5Gbps basert på fire 200MHz bærerkanaler i 26ghz millimeter bølgebåndet.
I juni i år, på MWC Barcelona-utstillingen, realiserte Qualcomm en topphastighet på opptil 10,5 Gbps ved å bruke Xiaolong X65, 8-kanals aggregering basert på n261 millimeter bølgebånd (enkeltbærerbåndbredde på 100MHz) og 100MHz båndbredde i n77-bånd.Dette er den raskeste mobilkommunikasjonshastigheten i bransjen.
Enkeltbærerbåndbredde på 100MHz og 200MHz kan oppnå denne effekten.I fremtiden, basert på enkeltbærer 400MHz og 800MHz, vil den utvilsomt oppnå en hastighet som langt overstiger 10Gbps!
I tillegg til den betydelige økningen i hastighet, er en annen fordel med millimeterbølge lavere forsinkelse.
På grunn av underbæreravstanden, kan forsinkelsen på 5G millimeterbølge være en fjerdedel av den for sub-6ghz.I følge testverifiseringen,
luftgrensesnittforsinkelsen på 5G millimeterbølge kan være 1ms, og tur-retur-forsinkelsen kan være 4ms, noe som er utmerket.
Den tredje fordelen med millimeterbølge er dens lille størrelse.
Bølgelengden til millimeterbølgen er veldig kort, så antennen er veldig kort.På denne måten kan volumet av millimeterbølgeutstyr reduseres ytterligere og har en høyere grad av integrasjon.Vanskeligheten for produsenter å designe produkter reduseres, noe som bidrar til å fremme miniatyrisering av basestasjoner og terminaler.
Millimeterbølgeantenne (gule partikler er antenneoscillatorer)
Mer tettere antenneoppstillinger i stor skala og flere antenneoscillatorer er også svært fordelaktige for bruken av stråleforming.Strålen med millimeterbølgeantenne kan spille lenger og har sterkere anti-interferensevne, noe som bidrar til å veie opp for ulempen med dekning.
Jo flere oscillatorer, jo smalere er strålen og jo lengre avstand
Den fjerde fordelen med millimeterbølge er dens høypresisjonsposisjoneringsevne.
Posisjoneringsevnen til det trådløse systemet er nært knyttet til dets bølgelengde.Jo kortere bølgelengde, desto høyere posisjoneringsnøyaktighet.
Millimeterbølgeposisjonering kan være nøyaktig til centimeternivå eller enda lavere.Dette er grunnen til at mange biler nå bruker millimeterbølgeradar.
Etter å ha sagt fordelene med millimeterbølge, la oss gå tilbake og snakke om ulempene med millimeterbølge.
Enhver (kommunikasjons)teknologi har sine egne fordeler og ulemper.Ulempen med millimeterbølge er at den har svak penetrasjon og kort dekning.
Tidligere nevnte vi at millimeterbølge kan forbedre dekningsavstanden ved å forbedre stråleformingen.Med andre ord er energien til et stort antall antenner konsentrert i en bestemt retning, for å forbedre signalet i en bestemt retning.
Nå bruker millimeterbølgen retningsbestemt array-antenne med høy forsterkning for å møte mobilitetsutfordringen gjennom multistråleteknologi.I henhold til de praktiske resultatene kan den analoge stråleformende støttende smale strålen effektivt overvinne det betydelige banetapet i frekvensbåndet over 24GHz.
Høy forsterkning retningsbestemt antennegruppe
I tillegg til stråleforming, kan millimeterbølge multistråle også bedre realisere stråleveksling, stråleføring og strålesporing.
Strålebytte betyr at terminalen kan velge mer passende kandidatstråler for rimelig svitsjing i et miljø i kontinuerlig endring for å oppnå bedre signaleffekt.
Stråleveiledning betyr at terminalen kan endre opplink-stråleretningen for å matche innfallsstråleretningen fra gnodeb.
Beam tracking betyr at terminalen kan skille forskjellige stråler fra gnodeb.Strålen kan bevege seg med bevegelsen til terminalen, for å oppnå sterk antenneforsterkning.
Mulimeterbølgeforbedret strålestyringsevne kan effektivt forbedre signalpålitelighet og oppnå sterkere signalforsterkning.
Millimeterbølge kan også ta i bruk banediversitet for å håndtere blokkeringsproblemet gjennom vertikalt mangfold og horisontalt mangfold.
Simuleringseffekt demonstrasjon av stimangfold
På terminalsiden kan terminalantennediversiteten også forbedre påliteligheten til signalet, lindre håndblokkeringsproblemet og redusere virkningen forårsaket av brukerens tilfeldige orientering.
Simuleringseffekt demonstrasjon av terminal mangfold
For å oppsummere, med den dyptgående studien av millimeterbølgerefleksjonsteknologi og banediversitet, har dekningen av millimeterbølger blitt kraftig forbedret og ikke-siktlinje (NLOS) overføring har blitt realisert gjennom mer avansert multistråleteknologi.Når det gjelder teknologi, har millimeterbølge løst den forrige flaskehalsen og blitt mer og mer moden, som fullt ut kan møte den kommersielle etterspørselen.
Når det gjelder industrikjede, 5Gmillimeterbølge er også langt mer moden enn du tror.
I forrige måned gjorde Fuchang Li, direktør for forskningssenteret for trådløs teknologi ved China Unicom Research Institute, det klart at "for øyeblikket har millimeterbølgeindustriens kjedeevne blitt moden."
På MWC Shanghai-utstillingen i begynnelsen av året sa innenlandske operatører også: "med støtte fra spektrum, standarder og industri, har millimeterbølge gjort positiv kommersialiseringsfremgang. Innen 2022, 5Gmillimeterbølge vil ha storskala kommersiell kapasitet."
Millimeterbølgesøknad innlevert
Etter å ha fullført de tekniske fordelene med millimeterbølge, la oss ta en titt på de spesifikke applikasjonsscenariene.
Som vi alle vet er det viktigste å bruke teknologi å «utvikle styrker og unngå svakheter».Med andre ord, en teknologi bør brukes i scenariet som kan gi full spill til sine fordeler.
Fordelene med 5G millimeterbølge er hastighet, kapasitet og tidsforsinkelse.Derfor er den mest egnet for flyplasser, stasjoner, teatre, gymsaler og andre tett befolkede steder, samt vertikale industriscener som er svært følsomme for tidsforsinkelse, for eksempel industriell produksjon, fjernkontroll, Internett for kjøretøy og så videre.
Når det gjelder spesifikke bruksområder, er virtuell virkelighet, høyhastighetstilgang, industriell automasjon, medisinsk helse, intelligent transport, etc. alle steder hvor 5G millimeterbølge kan brukes.
For forbruk av Internett.
For vanlige enkeltbrukere kommer det største båndbreddebehovet fra video og det største forsinkelsesbehovet kommer fra spill.VR / AR-teknologi (virtuell virkelighet / utvidet virkelighet) har doble krav til båndbredde og forsinkelse.
VR/AR-teknologien utvikler seg raskt, inkludert det nylig svært varme metauniverset, som også er nært knyttet til dem.
For å få en perfekt oppslukende opplevelse og fullstendig eliminere svimmelhet, må videooppløsningen til VR være over 8K (selv 16K og 32K), og forsinkelsen må være innenfor 7ms.Det er ingen tvil om at 5G millimeterbølge er den mest passende trådløse overføringsteknologien.
Qualcomm og Ericsson utførte XR-test basert på 5G millimeterbølge, og ga 90 bilder per sekund og 2K til hver bruker × XR-opplevelse med 2K-oppløsning, med en forsinkelse på mindre enn 20ms, og en gjennomsnittlig nedkoblingsgjennomstrømning på mer enn 50Mbps.
Testresultatene viser at kun én gnodeb med en systembåndbredde på 100MHz kan støtte 5G-tilgang for seks XR-brukere samtidig.Med støtte for 5G-funksjoner i fremtiden, er det mer lovende å støtte samtidig tilgang til mer enn 12 brukere.
XR test
Et annet viktig applikasjonsscenario for 5G-millimeterbølgeoverflate til C-end-forbrukere er direktesending av store sportsbegivenheter.
I februar 2021 ble den amerikanske fotballsesongens finale "super bowl" holdt på Raymond James Stadium.
Ved hjelp av Qualcomm har Verizon, en velkjent amerikansk operatør, bygget stadionet til det raskeste internettstadionet i verden ved å bruke 5G millimeterbølgeteknologi.
Under konkurransen bar 5G-millimeterbølgenettverket mer enn 4,5 tb av total trafikk.I noen scenarier var topphastigheten så høy som 3gbps, omtrent 20 ganger den for 4G LTE.
Når det gjelder uplink-hastighet, er denne superbollen verdens første viktige begivenhet som bruker 5G millimeter bølge opplink-overføring.Millimeterbølgerammestrukturen er fleksibel, og opplink- og nedlinkrammeforholdet kan justeres for å oppnå høyere opplinkbåndbredde.
I følge feltdataene er 5G-millimeterbølger mer enn 50 % raskere enn 4G LTE, selv i rushtiden.Ved hjelp av sterk uplink-evne kan fans laste opp bilder og videoer for å dele de fantastiske øyeblikkene i spillet.
Verizon har også laget en applikasjon for å støtte fans til å se 7-kanals streaming HD live-spill samtidig, og 7 kameraer presenterer spillene fra forskjellige vinkler.
I 2022 åpnes de 24. olympiske vinterleker i Beijing.På den tiden vil det ikke bare være tilgangs- og trafikketterspørselen fra publikumsmobiltelefoner, men også etterspørselen om returdata som mediekringkastingen fører med seg.Spesielt utgjør flerkanals 4K HD-videosignal og panoramakameravideosignal (brukt for VR-visning) en alvorlig utfordring for opplink-båndbredden til mobilkommunikasjonsnettverket.
Som svar på disse utfordringene planlegger China Unicom å reagere aktivt med 5G millimeterbølgeteknologi.
I mai i år gjennomførte ZTE, China Unicom og Qualcomm en test.Ved å bruke 5G millimeterbølge + stor opplink-rammestruktur, kan 8K-videoinnhold samlet i sanntid overføres stabilt tilbake, og til slutt mottas og spilles av på mottakersiden.
La oss ta en titt på det vertikale industriapplikasjonsscenarioet.
5G-millimeterbølge har et bredere applikasjonsperspektiv i tob.
For det første kan VR / AR nevnt ovenfor også brukes i tob-industrien.
For eksempel kan ingeniører utføre fjerninspeksjon av utstyr på forskjellige steder gjennom AR, gi fjernveiledning til ingeniører på forskjellige steder, og utføre fjernmottak av varer på forskjellige steder.I løpet av epidemien kan disse applikasjonene hjelpe bedrifter med å løse praktiske problemer og redusere kostnadene betydelig.
Se på videoretursøknaden.Nå har mange fabrikkproduksjonslinjer installert et stort antall kameraer, inkludert noen høyoppløsningskameraer for kvalitetsinspeksjon.Disse kameraene tar et stort antall høyoppløselige produktbilder for defektanalyse.
For eksempel utfører COMAC metallsprekkeanalyser på produktloddefuger og sprøytede overflater på denne måten.Etter at bildene er tatt, må de lastes opp til skyen eller MEC edge computing-plattformen, med en uplink-hastighet på 700-800mbps.Den tar i bruk 5G millimeterbølge stor uplink-rammestruktur, som lett kan håndteres.
En annen scene som er nært knyttet til 5G millimeterbølgeteknologi er AGV ubemannet kjøretøy.
5G millimeterbølge støtter AGV-drift
AGV er faktisk en miniatyrisert ubemannet kjørescene.AGVs posisjonering, navigasjon, planlegging og hindre unngåelse har høye krav til nettverksforsinkelse og pålitelighet, samt høye krav til nøyaktig posisjoneringsevne.Et stort antall sanntids kartoppdateringer av AGV stiller også krav til nettverksbåndbredde.
5G millimeterbølge kan fullt ut oppfylle kravene ovenfor i AGV-applikasjonsscenarier.
I januar 2020 testet Ericsson og Audi vellykket 5G urllc-funksjon og praktisk industriell automasjonsapplikasjon basert på 5G millimeterbølge i fabrikklaboratoriet i Kista, Sverige.
Blant dem bygde de i fellesskap en robotenhet, som er forbundet med 5G millimeterbølge.
Som vist i figuren ovenfor, når robotarmen lager rattet, kan lasergardinen beskytte åpningssiden av robotenheten.Hvis fabrikkarbeidere kommer inn, basert på den høye påliteligheten til 5G urllc, vil roboten slutte å jobbe umiddelbart for å unngå skade på arbeidere.
Denne umiddelbare responsen for å sikre pålitelighet er umulig i tradisjonell Wi Fi eller 4G.
Eksempelet ovenfor er bare en del av applikasjonsscenarioet for 5G millimeterbølge.I tillegg til det industrielle Internett, er 5G millimeterbølge sterk i fjernkirurgi i smart medisin og førerløs i kjøretøyets internett.
Som en avansert teknologi med mange fordeler som høy hastighet, stor kapasitet, lav tidsforsinkelse, høy pålitelighet og høy posisjoneringsnøyaktighet, har 5G millimeterbølge tiltrukket seg stor oppmerksomhet fra alle samfunnslag.
Konklusjon
Det 21. århundre er et århundre med data.
Den enorme kommersielle verdien i dataene har blitt anerkjent av verden.I dag leter nesten alle bransjer etter forholdet mellom seg selv og data og deltar i utvinning av dataverdi.
Tilkoblingsteknologier representert av 5Gog datateknologier representert ved cloud computing, big data og kunstig intelligens er uunnværlige verktøy for å utvinne dataverdi.
Å gjøre full bruk av 5G, spesielt i millimeterbølgebånd, er ensbetydende med å mestre en «gyllen nøkkel» for digital transformasjon, som ikke bare kan realisere innovasjonsspranget i produktivitet, men også være uovervinnelig i den harde konkurransen i fremtiden.
Med et ord, teknologien og industrien til 5Gmillimeterbølge har blitt fullstendig modnet.Med anvendelse av5Gindustrien gradvis inn på dypt vann området, bør vi trappe opp den innenlandske kommersielle landing av5Gmillimeterbølge og realisere den koordinerte utviklingen av sub-6 og millimeterbølge.
Innleggstid: 14. desember 2021
