• fgnrt

Новини

5G кацна и навлезе в периода на епидемия.Време е милиметровата вълна да излезе на сцената

През 2021 г. изграждането и развитието на глобалната 5G мрежа постигна големи постижения.Според данните, публикувани от GSA през август, повече от 175 оператора в повече от 70 страни и региони са пуснали 5G търговски услуги.Има 285 оператора, които инвестират в 5G.Темпото на изграждане на 5G в Китай е начело в света.Броят на 5G базовите станции в Китай надхвърли един милион, достигайки зашеметяващите 1159 000, което представлява повече от 70% от света.С други думи, на всеки три 5G базови станции в света две се намират в Китай.

5G кацна и навлезе в периода на епидемия.Време е милиметровата вълна да излезе на сцената

5G базова станция

Непрекъснатото подобряване на 5G мрежовата инфраструктура ускори навлизането на 5G в потребителския и индустриалния интернет.Особено във вертикалната индустрия има повече от 10 000 случая на 5G приложение в Китай, покриващи много области като индустриално производство, енергетика и електроенергия, пристанища, мини, логистика и транспорт.
Няма съмнение, че 5G се превърна в остро оръжие за цифровата трансформация на местните предприятия и двигател за висококачествено развитие на цифровата икономика в цялото общество.

Въпреки това, докато 5G приложенията се ускоряват, ще открием, че съществуващата 5G технология е започнала да показва състояние на „некомпетентност“ в някои специални сценарии за индустриални приложения.По отношение на скорост, капацитет, забавяне и надеждност, той не може да отговори на 100% от изискванията на сценария.

Защо?Все още ли е трудно 5G, което е силно очаквано от хората, да бъде голяма отговорност?
Разбира се, че не.Основната причина, поради която 5G е „неподходящ“ е, че използваме само „половина 5G“.
Вярвам, че много хора знаят, че въпреки че 5G стандартът е единственият, има две честотни ленти.Едната се нарича лента под 6 GHz, а честотният диапазон е под 6 GHz (точно под 7,125 Ghz).Другият се нарича милиметров диапазон, а честотният диапазон е над 24 GHz.

singleimg

Сравнение на обхвата на две честотни ленти

Понастоящем само 5G от честота под 6 GHz се предлага в търговската мрежа в Китай и няма 5G от търговска честотна лента с милиметрови вълни.Следователно цялата енергия на 5G не е напълно освободена.

Технически предимства на милиметровите вълни

Въпреки че 5G в обхват под 6 GHz и 5G в милиметров диапазон са 5G, има големи разлики в характеристиките на производителността.

Според знанията в учебниците по физика в средното училище, колкото по-висока е честотата на безжичните електромагнитни вълни, толкова по-къса е дължината на вълната и толкова по-лоша е дифракционната способност.Освен това, колкото по-висока е честотата, толкова по-големи са загубите при проникване.Следователно 5G покритието на милиметровия вълнов диапазон е очевидно по-слабо от първото.Това е основната причина, поради която за първи път в Китай няма търговска милиметрова вълна, а също и причината, поради която хората поставят под въпрос милиметрова вълна.

Всъщност дълбоко вкоренената логика и истината на този проблем не са съвсем същите, каквито си представят всички.С други думи, всъщност имаме някои погрешни предразсъдъци относно милиметровите вълни.

На първо място, от гледна точка на технологията, трябва да имаме консенсус, т.е. при предпоставката, че няма революционна промяна в съществуващата основна теория за комуникация, ако искаме да подобрим значително скоростта на мрежата и честотната лента, можем само да направим проблем от спектъра.

Търсенето на ресурси с по-богат спектър от по-високи честотни ленти е неизбежен избор за развитието на мобилната комуникационна технология.Това важи за милиметровите вълни сега и терахерците, които може да се използват за 6G в бъдеще.

Технически предимства на милиметровите вълни

Принципна диаграма на милиметровия вълнов спектър

Понастоящем лентата под 6 GHz има максимална честотна лента от 100MHz (дори 10MHz или 20MHz на някои места в чужбина).Твърде трудно е да се постигне скорост от 5Gbps или дори 10Gbps.

5G милиметровият диапазон достига 200 mhz-800 mhz, което прави много по-лесно постигането на горните цели.

Неотдавна, през август 2021 г., Qualcomm се обединиха със ZTE, за да реализират 5G SA двойна връзка (nr-dc) за първи път в Китай.Базирайки се на 200MHz носещ канал в 26ghz милиметрова вълнова лента и 100MHz честотна лента в 3.5GHz лента, Qualcomm работи заедно, за да постигне пикова скорост на връзката надолу за един потребител от повече от 2.43gbps.

Двете компании също използват технология за агрегиране на носители, за да постигнат пикова скорост на връзката надолу към един потребител от повече от 5Gbps въз основа на четири 200MHz носещи канала в 26ghz милиметрова вълнова лента.

През юни тази година, на изложението MWC в Барселона, Qualcomm реализира пикова скорост до 10,5 Gbps, използвайки Xiaolong X65, 8-канално агрегиране, базирано на n261 милиметрова честотна лента (широчина на честотната лента с единичен носещ 100MHz) и 100MHz честотна лента в лента n77.Това е най-бързата скорост на клетъчна комуникация в индустрията.

Единична честотна лента от 100MHz и 200MHz може да постигне този ефект.В бъдеще, базирано на единичен носещ 400MHz и 800MHz, той несъмнено ще постигне скорост, далеч надхвърляща 10Gbps!

В допълнение към значителното увеличение на скоростта, друго предимство на милиметровата вълна е по-ниското забавяне.

Поради разстоянието между подносещите, забавянето на 5G милиметрова вълна може да бъде една четвърт от това на под 6ghz.Според тестовата проверка,

сингълим

забавянето на въздушния интерфейс на 5G милиметрова вълна може да бъде 1 ms, а забавянето на двупосочно пътуване може да бъде 4 ms, което е отлично.

Третото предимство на милиметровата вълна е нейният малък размер.

Дължината на вълната на милиметровата вълна е много къса, така че нейната антена е много къса.По този начин обемът на оборудването с милиметрови вълни може да бъде допълнително намален и има по-висока степен на интеграция.Трудността за производителите да проектират продукти е намалена, което е благоприятно за насърчаване на миниатюризацията на базовите станции и терминалите.

5G кацна и навлезе в периода на епидемия.Време е да оставим милиметровата вълна да излезе на сцената (2)
5G кацна и навлезе в периода на епидемия.Време е да оставим милиметровата вълна да излезе на сцената (1)

Антена с милиметрови вълни (жълтите частици са осцилатори на антената)

По-плътните широкомащабни антенни решетки и повече антенни осцилатори също са много полезни за прилагането на формиране на лъч.Лъчът на антената с милиметрови вълни може да възпроизвежда по-далеч и има по-силна способност срещу смущения, което е благоприятно за компенсиране на недостатъка на покритието.

singliemg

Колкото повече осцилатори, толкова по-тесен е лъчът и по-дълго разстоянието

Четвъртото предимство на милиметровата вълна е нейната способност за високо прецизно позициониране.

Способността за позициониране на безжичната система е тясно свързана с нейната дължина на вълната.Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-висока е точността на позициониране.

Позиционирането на милиметрови вълни може да бъде точно до ниво сантиметър или дори по-ниско.Ето защо сега много автомобили използват радар с милиметрови вълни.

След като казахме предимствата на милиметровите вълни, нека се върнем назад и да поговорим за недостатъците на милиметровите вълни.

Всяка (комуникационна) технология има своите предимства и недостатъци.Недостатъкът на милиметровата вълна е, че има слабо проникване и кратко покритие.

По-рано споменахме, че милиметровите вълни могат да подобрят разстоянието на покритие чрез подобряване на формирането на лъча.С други думи, енергията на голям брой антени се концентрира в определена посока, така че да усили сигнала в определена посока.

Сега милиметровата вълна приема насочена антена с високо усилване, за да отговори на предизвикателството за мобилност чрез многолъчева технология.Според практическите резултати аналоговият лъч, поддържащ тесен лъч, може ефективно да преодолее значителната загуба на пътя в честотната лента над 24 GHz.

сиглгдс

Насочена антенна решетка с високо усилване

В допълнение към формирането на лъча, мултилъчът с милиметрови вълни може също така да реализира по-добре превключването на лъча, насочването на лъча и проследяването на лъча.

Превключването на лъча означава, че терминалът може да избере по-подходящи кандидат лъчи за разумно превключване в непрекъснато променяща се среда, за да постигне по-добър ефект на сигнала.

Насочване на лъча означава, че терминалът може да промени посоката на лъча нагоре, за да съответства на посоката на падащия лъч от gnodeb.

Проследяването на лъч означава, че терминалът може да различи различни лъчи от gnodeb.Лъчът може да се движи с движението на терминала, така че да се постигне силно усилване на антената.

Подобрената способност за управление на лъча с милиметрови вълни може ефективно да подобри надеждността на сигнала и да постигне по-силно усилване на сигнала.

singleimg4

Милиметровата вълна може също да приеме разнообразие на пътя, за да се справи с проблема с блокирането чрез вертикално разнообразие и хоризонтално разнообразие.

Милиметровата вълна може също да приеме разнообразие на пътя, за да се справи с проблема с блокирането чрез вертикално разнообразие и хоризонтално разнообразие.

Демонстрация на симулационен ефект на разнообразие на пътя

От страна на терминала, разнообразието на терминалната антена може също да подобри надеждността на сигнала, да облекчи проблема с блокиране на ръцете и да намали въздействието, причинено от произволната ориентация на потребителя.

5GFF6

Демонстрация на симулационен ефект на терминално разнообразие

За да обобщим, със задълбочено проучване на технологията за отразяване на милиметрови вълни и разнообразието на пътищата, покритието на милиметрови вълни е значително подобрено и предаването без линия на видимост (NLOS) е реализирано чрез по-напреднала многолъчева технология.По отношение на технологията, милиметровата вълна реши предишното тясно място и стана все по-зряла, което може напълно да отговори на търговското търсене.

По отношение на индустриалната верига, 5Gмилиметровата вълна също е много по-зряла, отколкото си мислите.

Миналия месец Фучанг Ли, директор на изследователския център за безжични технологии на China Unicom Research Institute, даде да се разбере, че „в момента способността на индустриалната верига за милиметрови вълни е станала зряла“.

На изложението MWC Shanghai в началото на годината местните оператори също казаха: „с подкрепата на спектъра, стандартите и индустрията, милиметровите вълни отбелязаха положителен напредък в комерсиализацията. До 2022 г. 5Gмилиметрова вълна ще има голям търговски капацитет."

Подадена молба за милиметрови вълни

След като приключихме с техническите предимства на милиметровата вълна, нека да разгледаме конкретните сценарии за нейното приложение.

Както всички знаем, най-важното нещо при използването на технологиите е „развиването на силните страни и избягването на слабостите“.С други думи, в сценария трябва да се използва технология, която може да разкрие напълно нейните предимства.

Предимствата на 5G милиметрови вълни са скорост, капацитет и забавяне във времето.Поради това е най-подходящ за летища, гари, театри, спортни зали и други гъсто населени места, както и вертикални индустриални сцени, които са много чувствителни към забавяне във времето, като промишлено производство, дистанционно управление, интернет на превозни средства и т.н.

По отношение на специфични области на приложение, виртуалната реалност, високоскоростният достъп, индустриалната автоматизация, медицинското здравеопазване, интелигентният транспорт и т.н. са всички места, където 5G милиметровите вълни могат да бъдат използвани.

SINGL5GR

За потреблението на интернет.

За обикновените индивидуални потребители най-голямото търсене на честотна лента идва от видео, а най-голямото търсене на забавяне идва от игри.Технологията VR/AR (виртуална реалност/разширена реалност) има двойни изисквания за честотна лента и забавяне.

VR / AR технологията се развива бързо, включително наскоро много горещата метавселена, която също е тясно свързана с тях.

За да получите перфектно завладяващо изживяване и напълно да елиминирате замайването, видео разделителната способност на VR трябва да е над 8K (дори 16K и 32K), а забавянето трябва да е в рамките на 7ms.Няма съмнение, че 5G милиметровата вълна е най-подходящата технология за безжично предаване.

Qualcomm и Ericsson проведоха XR тест, базиран на 5G милиметрова вълна, осигурявайки 90 кадъра в секунда и 2K на всеки потребител × XR изживяване с 2K резолюция, със закъснение от по-малко от 20 ms и средна пропускателна способност на връзката надолу над 50 Mbps.

Резултатите от теста показват, че само един gnodeb със системна честотна лента от 100MHz може да поддържа 5G достъп на шест XR потребители едновременно.С поддръжката на 5G функции в бъдеще е по-обещаващо да се поддържа едновременен достъп на повече от 12 потребители.

XR тест

XR тест

Друг важен сценарий на приложение на 5G повърхност с милиметрови вълни за крайните потребители на C е излъчването на живо на мащабни спортни събития.

През февруари 2021 г. финалите на сезона по американски футбол „Супербоул“ се проведоха на стадион „Реймънд Джеймс“.

С помощта на Qualcomm, Verizon, известен американски оператор, построи стадиона в най-бързия интернет стадион в света, използвайки 5G технология с милиметрови вълни.

По време на състезанието 5G мрежата с милиметрови вълни пренесе повече от 4,5 tb общ трафик.В някои сценарии пиковата скорост е достигала 3gbps, около 20 пъти повече от 4G LTE.

singiur5g

По отношение на скоростта на връзката нагоре, тази супер купа е първото важно събитие в света, използващо 5G предаване на милиметрови вълни нагоре.Структурата на рамката на милиметровата вълна е гъвкава и съотношението на рамката на връзката нагоре и надолу може да се регулира, за да се постигне по-висока честотна лента на връзката нагоре.

sifl55h

Според полеви данни, дори в пиковите часове, 5G милиметровата вълна е повече от 50% по-бърза от 4G LTE.С помощта на силна възможност за връзка нагоре феновете могат да качват снимки и видеоклипове, за да споделят прекрасните моменти от играта.

Verizon също създаде приложение, което да подпомогне феновете да гледат едновременно 7-канален стрийминг на HD игри на живо, а 7 камери представят игрите от различни ъгли.

През 2022 г. в Пекин ще бъдат открити 24-те зимни олимпийски игри.По това време ще има не само търсенето на достъп и трафик, предизвикано от мобилните телефони на аудиторията, но и търсенето на връщане на данни, предизвикано от медийното излъчване.По-специално, многоканален 4K HD видео сигнал и панорамен видео сигнал от камера (използван за VR гледане) представляват сериозно предизвикателство за честотната лента на връзката нагоре на мобилната комуникационна мрежа.

В отговор на тези предизвикателства China Unicom планира да отговори активно с 5G технология с милиметрови вълни.

През май тази година ZTE, China Unicom и Qualcomm проведоха тест.Използвайки 5G милиметрова вълна + голяма рамка на структурата на връзката нагоре, 8K видео съдържание, събрано в реално време, може да бъде стабилно предадено обратно и накрая успешно получено и възпроизведено в приемащия край.

Нека да разгледаме сценария за вертикално приложение в индустрията.

5G милиметровата вълна има по-широка перспектива за приложение в tob.

На първо място, VR / AR, споменати по-горе, могат да се използват и в tob индустрията.

Например, инженерите могат да извършват дистанционна проверка на оборудване на различни места чрез AR, да предоставят дистанционни насоки на инженери на различни места и да извършват дистанционно приемане на стоки на различни места.По време на епидемичния период тези приложения могат да помогнат на предприятията да решат практически проблеми и значително да намалят разходите.

Вижте приложението за връщане на видео.Сега много фабрични производствени линии са инсталирали голям брой камери, включително някои камери с висока разделителна способност за проверка на качеството.Тези камери правят голям брой снимки на продукти с висока разделителна способност за анализ на дефекти.

Например, COMAC извършва анализ на метални пукнатини върху запоени съединения на продукта и напръскани повърхности по този начин.След като снимките са направени, те трябва да бъдат качени в облака или периферната изчислителна платформа MEC със скорост на връзката от 700-800mbps.Той приема 5G милиметрова вълнова голяма рамкова структура, която може лесно да се управлява.

Друга сцена, тясно свързана с технологията за милиметрови вълни 5G, е безпилотното превозно средство AGV.

sigd4gn

5G милиметрова вълна поддържа AGV работа

AGV всъщност е миниатюризирана сцена за безпилотно шофиране.Позиционирането, навигацията, планирането и избягването на препятствия на AGV имат високи изисквания за мрежово забавяне и надеждност, както и високи изисквания за способност за точно позициониране.Голям брой актуализации на карти в реално време на AGV също поставят изисквания за честотна лента на мрежата.

5G милиметрова вълна може напълно да отговори на горните изисквания на сценариите за приложение на AGV.
През януари 2020 г. Ericsson и Audi успешно тестваха 5G urllc функция и практическо приложение за промишлена автоматизация, базирано на 5G милиметрови вълни, във фабричната лаборатория в Киста, Швеция.
Сред тях те съвместно построиха робот, който е свързан с 5G милиметрова вълна.

sing54hg

Както е показано на фигурата по-горе, когато ръката на робота прави волана, лазерната завеса може да защити отварящата се страна на модула на робота.Ако фабрични работници посегнат, въз основа на високата надеждност на 5G urllc, роботът ще спре да работи незабавно, за да избегне нараняване на работниците.

Тази мигновена реакция за гарантиране на надеждност е невъзможна в традиционните Wi Fi или 4G.

Горният пример е само част от сценария за приложение на 5G милиметрови вълни.В допълнение към индустриалния интернет, 5G милиметровите вълни са силни в дистанционната хирургия в интелигентната медицина и без шофьор в интернет на превозни средства.

Като усъвършенствана технология с много предимства като висока скорост, голям капацитет, ниско забавяне във времето, висока надеждност и висока точност на позициониране, 5G милиметровите вълни привлякоха голямо внимание от всички сфери на живота.

Заключение

21-ви век е век на данни.

Огромната търговска стойност, съдържаща се в данните, е призната от света.В наши дни почти всички индустрии търсят връзката между себе си и данните и участват в извличането на стойност на данните.

Технологии за свързване, представени от 5Gи компютърните технологии, представени от облачните изчисления, големите данни и изкуствения интелект, са незаменими инструменти за извличане на стойност на данни.

Пълното използване на 5G, особено в милиметровия обхват, е равносилно на овладяване на „златен ключ“ на цифровата трансформация, който може не само да реализира иновационния скок на производителността, но и да бъде непобедим в ожесточената конкуренция в бъдеще.

С една дума, технологията и индустрията на 5Gмилиметрова вълна са напълно узрели.С приложението на5Gпромишлеността постепенно навлиза в дълбоководната зона, трябва да засилим вътрешното търговско кацане на5Gмилиметрова вълна и реализиране на координираното развитие на суб-6 и милиметрова вълна.


Време на публикуване: 14 декември 2021 г