El 2021, la construcció i desenvolupament de la xarxa global 5G ha aconseguit grans èxits.Segons les dades publicades per GSA a l'agost, més de 175 operadors de més de 70 països i regions han llançat serveis comercials 5G.Hi ha 285 operadors que estan invertint en 5G.El ritme de construcció 5G de la Xina està a l'avantguarda del món.El nombre d'estacions base 5G a la Xina ha superat el milió, arribant a la sorprenent 1159000, que representen més del 70% del món.En altres paraules, per cada tres estacions base 5G al món, dues es troben a la Xina.
Estació base 5G
La millora contínua de la infraestructura de xarxa 5G ha accelerat l'aterratge del 5G a Internet de consum i Internet industrial.Especialment a la indústria vertical, hi ha més de 10.000 casos d'aplicació 5G a la Xina, que cobreixen molts camps com ara la fabricació industrial, l'energia i l'energia, els ports, les mines, la logística i el transport.
No hi ha dubte que el 5G s'ha convertit en una arma aguda per a la transformació digital de les empreses nacionals i un motor per al desenvolupament d'alta qualitat de l'economia digital a tota la societat.
Tanmateix, mentre s'acceleren les aplicacions 5G, trobarem que la tecnologia 5G existent ha començat a mostrar un estat d'"incompetència" en alguns escenaris especials d'aplicació de la indústria.En termes de velocitat, capacitat, retard i fiabilitat, no pot complir el 100% dels requisits de l'escenari.
Per què?Encara és difícil que el 5G, que és molt esperat per la gent, sigui una gran responsabilitat?
És clar que no.La raó principal per la qual el 5G és "inadequat" és que només fem servir "la meitat 5G".
Crec que molta gent sap que tot i que l'estàndard 5G és l'únic, hi ha dues bandes de freqüència.Una s'anomena banda sub-6 GHz, i el rang de freqüències està per sota dels 6 GHz (precisament, per sota de 7,125 Ghz).L'altra s'anomena banda d'ones mil·límetres i el rang de freqüències és superior a 24 GHz.
Comparació de rang de dues bandes de freqüència
Actualment, només 5G de banda inferior a 6 GHz està disponible comercialment a la Xina i no hi ha 5G de banda d'ona mil·limètrica comercial.Per tant, tota l'energia del 5G no s'ha alliberat completament.
Avantatges tècnics de l'ona mil·limètrica
Tot i que 5G a la banda inferior a 6 GHz i 5G a la banda d'ones mil·límetres són 5G, hi ha grans diferències en les característiques de rendiment.
Segons el coneixement dels llibres de text de física de l'escola secundària, com més gran sigui la freqüència de l'ona electromagnètica sense fil, més curta serà la longitud d'ona i pitjor serà la capacitat de difracció.A més, com més gran sigui la freqüència, més gran serà la pèrdua de penetració.Per tant, la cobertura 5G de la banda d'ones mil·límetres és òbviament més feble que la primera.Aquesta és la raó principal per la qual no hi ha ona mil·limètrica comercial per primera vegada a la Xina, i també és la raó per la qual la gent qüestiona l'ona mil·limètrica.
De fet, la lògica i la veritat profunda d'aquest problema no són del tot la mateixa que la imaginació de tothom.En altres paraules, en realitat tenim alguns prejudicis equivocats sobre les ones mil·límetres.
En primer lloc, des de la perspectiva de la tecnologia, hem de tenir un consens, és a dir, sota la premissa de cap canvi revolucionari en la teoria bàsica de la comunicació existent, si volem millorar encara més significativament la velocitat de la xarxa i l'ample de banda, només podem fer un problema de l'espectre.
La recerca de recursos d'espectre més rics a partir de bandes de freqüència més alta és una opció inevitable per al desenvolupament de la tecnologia de comunicació mòbil.Això és cert per a les ones mil·límetres ara i els terahertz que es poden utilitzar per a 6G en el futur.
Diagrama esquemàtic de l'espectre d'ones mil·limètriques
Actualment, la banda sub-6 GHz té una amplada de banda màxima de 100 MHz (fins i tot 10 MHz o 20 MHz en alguns llocs a l'estranger).És massa difícil aconseguir una velocitat de 5 Gbps o fins i tot 10 Gbps.
La banda d'ones mil·límetres 5G arriba als 200-800 MHz, cosa que facilita molt l'assoliment dels objectius anteriors.
No fa molt, l'agost de 2021, Qualcomm es va unir amb ZTE per realitzar una connexió dual 5G SA (nr-dc) per primera vegada a la Xina.Basat en un canal portador de 200 MHz en una banda d'ona mil·límetre de 26 GHz i una amplada de banda de 100 MHz en una banda de 3,5 GHz, Qualcomm va treballar junts per aconseguir una velocitat màxima d'enllaç descendent d'un sol usuari de més de 2,43 gbps.
Les dues empreses també utilitzen la tecnologia d'agregació de portadors per aconseguir una velocitat màxima d'enllaç descendent d'un sol usuari de més de 5 Gbps basat en quatre canals de portadors de 200 MHz a la banda d'ones mil·límetres de 26 GHz.
El juny d'aquest any, a l'exposició MWC de Barcelona, Qualcomm va aconseguir una velocitat màxima de fins a 10,5 Gbps utilitzant Xiaolong X65, agregació de 8 canals basada en la banda d'ones mil·límetres n261 (amplada de banda d'una portadora única de 100 MHz) i una amplada de banda de 100 MHz en banda n77.Aquesta és la velocitat de comunicació mòbil més ràpida del sector.
L'ample de banda d'un sol portador de 100 MHz i 200 MHz pot aconseguir aquest efecte.En el futur, basat en un únic operador de 400MHz i 800MHz, aconseguirà sens dubte una velocitat que supera amb escreix els 10 Gbps!
A més de l'augment significatiu de la velocitat, un altre avantatge de l'ona mil·limètrica és un retard menor.
A causa de l'espaiat de la subportadora, el retard de l'ona mil·límetre 5G pot ser una quarta part del de sub-6ghz.Segons la verificació de la prova,
el retard de la interfície aèria de l'ona mil·límetre 5G pot ser d'1 ms, i el retard d'anada i tornada pot ser de 4 ms, la qual cosa és excel·lent.
El tercer avantatge de l'ona mil·limètrica és la seva petita mida.
La longitud d'ona de l'ona mil·limètrica és molt curta, de manera que la seva antena és molt curta.D'aquesta manera, el volum de l'equip d'ones mil·limètriques es pot reduir encara més i té un major grau d'integració.Es redueix la dificultat dels fabricants per dissenyar productes, fet que afavoreix la miniaturització d'estacions base i terminals.
Antena d'ona mil·limètrica (les partícules grogues són oscil·ladors d'antena)
Les matrius d'antenes a gran escala més denses i més oscil·ladors d'antena també són molt beneficiosos per a l'aplicació de la formació de feix.El feix de l'antena d'ona mil·limètrica pot jugar més lluny i té una capacitat anti-interferència més forta, que ajuda a compensar el desavantatge de la cobertura.
Com més oscil·ladors, més estret és el feix i més llarga és la distància
El quart avantatge de l'ona mil·limètrica és la seva capacitat de posicionament d'alta precisió.
La capacitat de posicionament del sistema sense fil està estretament relacionada amb la seva longitud d'ona.Com més curta sigui la longitud d'ona, més alta serà la precisió de posicionament.
El posicionament de les ones mil·limètriques pot ser precís a nivell centímetre o fins i tot inferior.Per això ara molts cotxes utilitzen radar d'ona mil·limètrica.
Dits els avantatges de l'ona mil·limètrica, tornem enrere i parlem dels inconvenients de l'ona mil·limètrica.
Qualsevol tecnologia (de comunicació) té els seus propis avantatges i desavantatges.El desavantatge de l'ona mil·limètrica és que té una penetració feble i una cobertura curta.
Anteriorment, hem esmentat que l'ona mil·limètrica pot millorar la distància de cobertura mitjançant la millora de la formació de feix.En altres paraules, l'energia d'un gran nombre d'antenes es concentra en una direcció determinada, per tal de millorar el senyal en una direcció específica.
Ara l'ona mil·limètrica adopta una antena de matriu direccional d'alt guany per afrontar el repte de la mobilitat mitjançant la tecnologia de múltiples feixs.Segons els resultats pràctics, la formació de feix analògic que suporta un feix estret pot superar de manera efectiva la pèrdua significativa del camí a la banda de freqüència per sobre de 24 GHz.
Matriu d'antenes direccionals d'alt guany
A més de la formació de feix, el feix múltiple d'ones mil·límetres també pot realitzar millor la commutació del feix, la guia del feix i el seguiment del feix.
La commutació de feix significa que el terminal pot seleccionar feixos candidats més adequats per a una commutació raonable en un entorn que canvia contínuament per aconseguir un millor efecte de senyal.
La guia del feix significa que el terminal pot canviar la direcció del feix de l'enllaç ascendent perquè coincideixi amb la direcció del feix incident de gnodeb.
El seguiment de feixos significa que el terminal pot distingir diferents feixos de gnodeb.El feix es pot moure amb el moviment del terminal, per tal d'aconseguir un fort guany d'antena.
La capacitat de gestió del feix millorada per ones mil·límetres pot millorar eficaçment la fiabilitat del senyal i aconseguir un guany de senyal més fort.
L'ona mil·limètrica també pot adoptar una diversitat de camins per fer front al problema de bloqueig mitjançant la diversitat vertical i la diversitat horitzontal.
Efecte de simulació demostració de la diversitat de camins
Al costat del terminal, la diversitat de l'antena del terminal també pot millorar la fiabilitat del senyal, alleujar el problema de bloqueig de la mà i reduir l'impacte causat per l'orientació aleatòria de l'usuari.
Demostració de l'efecte de simulació de la diversitat terminal
En resum, amb l'estudi en profunditat de la tecnologia de reflexió d'ones mil·limètriques i la diversitat de camins, la cobertura de l'ona mil·limètrica s'ha millorat molt i la transmissió sense línia de visió (NLOS) s'ha realitzat mitjançant una tecnologia de feix més avançada.Pel que fa a la tecnologia, l'ona mil·limètrica ha resolt el coll d'ampolla anterior i es fa cada cop més madur, cosa que pot satisfer plenament la demanda comercial.
Pel que fa a la cadena industrial, 5Gl'ona mil·limètrica també és molt més madura del que penses.
El mes passat, Fuchang Li, director del centre d'investigació de tecnologia sense fil de l'Institut de Recerca Unicom de Xina, va deixar clar que "en l'actualitat, la capacitat de la cadena de la indústria d'ones mil·límetres ha arribat a madurar".
A l'exposició MWC de Xangai a principis d'any, els operadors nacionals també van dir: "amb el suport de l'espectre, els estàndards i la indústria, l'ona mil·limètrica ha avançat positivament en la comercialització. El 2022, el 5Gl'ona mil·limètrica tindrà una capacitat comercial a gran escala".
S'ha presentat la sol·licitud d'ona mil·limètrica
Un cop acabats els avantatges tècnics de l'ona mil·limètrica, fem una ullada als seus escenaris d'aplicació específics.
Com tots sabem, el més important per utilitzar la tecnologia és "desenvolupar punts forts i evitar debilitats".En altres paraules, s'hauria d'utilitzar una tecnologia en l'escenari que pugui donar ple joc als seus avantatges.
Els avantatges de l'ona mil·límetre 5G són la velocitat, la capacitat i el retard.Per tant, és més adequat per a aeroports, estacions, teatres, gimnasos i altres llocs densament poblats, així com escenes verticals de la indústria que són molt sensibles al retard, com ara la fabricació industrial, el control remot, Internet de vehicles, etc.
Pel que fa a camps d'aplicació específics, la realitat virtual, l'accés d'alta velocitat, l'automatització industrial, la salut mèdica, el transport intel·ligent, etc. són llocs on es pot utilitzar l'ona mil·límetre 5G.
Per al consum d'Internet.
Per als usuaris individuals normals, la demanda d'amplada de banda més gran prové del vídeo i la demanda de retard més gran prové dels jocs.La tecnologia VR / AR (realitat virtual / realitat augmentada) té dos requisits d'amplada de banda i retard.
La tecnologia VR / AR s'està desenvolupant ràpidament, inclòs el metaunivers recentment molt calent, que també està estretament relacionat amb ells.
Per obtenir una experiència d'immersió perfecta i eliminar completament els marejos, la resolució de vídeo de la realitat virtual ha de ser superior a 8K (fins i tot 16K i 32K) i el retard ha de ser de 7 ms.No hi ha dubte que l'ona mil·limètrica 5G és la tecnologia de transmissió sense fil més adequada.
Qualcomm i Ericsson van realitzar una prova XR basada en l'ona mil·límetre 5G, aportant 90 fotogrames per segon i 2K a cada usuari × experiència XR amb una resolució de 2K, amb un retard de menys de 20 ms i un rendiment mitjà d'enllaç descendent de més de 50 Mbps.
Els resultats de la prova mostren que només un gnodeb amb una amplada de banda del sistema de 100 MHz pot suportar l'accés 5G de sis usuaris XR alhora.Amb el suport de les funcions 5G en el futur, és més prometedor donar suport a l'accés simultani de més de 12 usuaris.
Prova XR
Un altre escenari important d'aplicació de la superfície d'ones mil·límetres 5G als usuaris de consumidors finals C és la retransmissió en directe d'esdeveniments esportius a gran escala.
El febrer de 2021, la final de la temporada de futbol americà "super bowl" es va celebrar al Raymond James Stadium.
Amb l'ajuda de Qualcomm, Verizon, un conegut operador nord-americà, ha convertit l'estadi en l'estadi d'Internet més ràpid del món mitjançant la tecnologia d'ones mil·límetres 5G.
Durant la competició, la xarxa d'ones mil·límetres 5G va transportar més de 4,5 tb de trànsit total.En alguns escenaris, la velocitat màxima era de 3 gbps, unes 20 vegades la de 4G LTE.
Pel que fa a la velocitat d'enllaç ascendent, aquest súper bol és el primer esdeveniment important del món que utilitza la transmissió d'enllaç ascendent d'ones mil·límetres 5G.L'estructura del marc d'ona mil·limètrica és flexible, i la relació de fotogrames d'enllaç ascendent i descendent es pot ajustar per aconseguir una amplada de banda d'enllaç ascendent més gran.
Segons les dades de camp, fins i tot a les hores punta, l'ona mil·limètrica 5G és més d'un 50% més ràpida que 4G LTE.Amb l'ajuda d'una forta capacitat d'enllaç ascendent, els aficionats poden penjar fotos i vídeos per compartir els meravellosos moments del joc.
Verizon també ha creat una aplicació per ajudar els aficionats a veure jocs en directe en HD de 7 canals al mateix temps, i 7 càmeres presenten els jocs des de diferents angles.
L'any 2022 s'obriran a Pequín els 24è Jocs Olímpics d'hivern.Aleshores, no només hi haurà la demanda d'accés i trànsit que aporten els telèfons mòbils de l'audiència, sinó també la demanda de dades de retorn que comporta la difusió dels mitjans.En particular, el senyal de vídeo 4K HD multicanal i el senyal de vídeo de la càmera panoràmica (utilitzat per a la visualització VR) suposen un repte greu per a l'ample de banda de l'enllaç ascendent de la xarxa de comunicacions mòbils.
En resposta a aquests reptes, China Unicom té previst respondre activament amb la tecnologia d'ones mil·límetres 5G.
El maig d'aquest any, ZTE, China Unicom i Qualcomm van realitzar una prova.Mitjançant l'ona mil·limètrica 5G + una gran estructura de fotogrames d'enllaç ascendent, el contingut de vídeo 8K recollit en temps real es pot transmetre de manera estable i finalment rebre i reproduir-se amb èxit a l'extrem receptor.
Fem una ullada a l'escenari d'aplicació de la indústria vertical.
L'ona mil·límetre 5G té una perspectiva d'aplicació més àmplia a tob.
En primer lloc, VR / AR esmentat anteriorment també es pot utilitzar a la indústria de la tob.
Per exemple, els enginyers poden dur a terme inspeccions remotes d'equips en diferents llocs mitjançant AR, proporcionar orientació remota als enginyers en diferents llocs i dur a terme l'acceptació remota de mercaderies en diferents llocs.Durant el període epidèmic, aquestes aplicacions poden ajudar les empreses a resoldre problemes pràctics i reduir considerablement els costos.
Mireu l'aplicació de devolució de vídeo.Ara moltes línies de producció de fàbrica han instal·lat un gran nombre de càmeres, incloses algunes càmeres d'alta definició per a la inspecció de qualitat.Aquestes càmeres prenen un gran nombre d'imatges de productes d'alta definició per a l'anàlisi de defectes.
Per exemple, COMAC realitza d'aquesta manera l'anàlisi d'esquerdes metàl·liques en juntes de soldadura de productes i superfícies polvoritzades.Un cop fetes les fotos, s'han de penjar al núvol o a la plataforma informàtica de punta MEC, amb una velocitat d'enllaç ascendent de 700-800mbps.Adopta una gran estructura d'enllaç ascendent d'ona mil·limètrica 5G, que es pot manejar fàcilment.
Una altra escena estretament relacionada amb la tecnologia d'ones mil·límetres 5G és el vehicle no tripulat AGV.
L'ona mil·límetre 5G admet el funcionament AGV
AGV és en realitat una escena de conducció no tripulada en miniatura.El posicionament, la navegació, la programació i l'evitació d'obstacles d'AGV tenen requisits elevats de retard i fiabilitat de la xarxa, així com requisits elevats per a la capacitat de posicionament precís.Un gran nombre d'actualitzacions de mapes en temps real d'AGV també presenten requisits per a l'ample de banda de la xarxa.
L'ona mil·límetre 5G pot complir completament els requisits anteriors dels escenaris d'aplicació AGV.
El gener de 2020, Ericsson i Audi van provar amb èxit la funció urllc 5G i l'aplicació pràctica d'automatització industrial basada en l'ona mil·limètrica 5G al laboratori de la fàbrica de Kista, Suècia.
Entre ells, van construir conjuntament una unitat de robot, que està connectada per ona mil·límetre 5G.
Com es mostra a la figura anterior, quan el braç del robot fa el volant, la cortina làser pot protegir el costat d'obertura de la unitat del robot.Si els treballadors de la fàbrica arriben, segons l'alta fiabilitat de 5G urllc, el robot deixarà de funcionar immediatament per evitar lesions als treballadors.
Aquesta resposta instantània per garantir la fiabilitat és impossible en Wi-Fi o 4G tradicionals.
L'exemple anterior només és una part de l'escenari d'aplicació de l'ona mil·limètrica 5G.A més d'Internet industrial, l'ona mil·limètrica 5G és forta en cirurgia remota en medicina intel·ligent i sense conductor a Internet de vehicles.
Com a tecnologia avançada amb molts avantatges com ara velocitat alta, gran capacitat, baix retard de temps, alta fiabilitat i alta precisió de posicionament, l'ona mil·limètrica 5G ha cridat una gran atenció de tots els àmbits de la vida.
Conclusió
El segle XXI és un segle de dades.
L'enorme valor comercial que contenen les dades ha estat reconegut pel món.Avui en dia, gairebé totes les indústries busquen la relació entre elles i les dades i participen en l'extracció del valor de les dades.
Tecnologies de connectivitat representades per 5Gi les tecnologies informàtiques representades per la computació en núvol, el big data i la intel·ligència artificial són eines indispensables per extreure el valor de les dades.
Fer un ús complet del 5G, especialment en la banda d'ones mil·límetres, equival a dominar una "clau d'or" de la transformació digital, que no només pot adonar-se del salt d'innovació de la productivitat, sinó que també pot ser invencible en la ferotge competència en el futur.
En una paraula, la tecnologia i la indústria del 5Gles ones mil·limètriques han madurat completament.Amb l'aplicació de5Gindústria entrant gradualment a la zona d'aigües profundes, hem d'intensificar l'aterratge comercial domèstic de5Gona mil·limètrica i realitza el desenvolupament coordinat d'ona sub-6 i mil·limètrica.
Hora de publicació: 14-12-2021
