En 2021, a construción e desenvolvemento da rede global 5G logrou grandes logros.Segundo os datos publicados por GSA en agosto, máis de 175 operadores en máis de 70 países e rexións lanzaron servizos comerciais 5G.Hai 285 operadores que están a investir en 5G.O ritmo de construción 5G de China está á vangarda mundial.O número de estacións base 5G en China superou o millón, chegando a cifras asombrosas 1159000, que representan máis do 70% do mundo.Noutras palabras, por cada tres estacións base 5G no mundo, dúas están situadas en China.
Estación base 5G
A mellora continua da infraestrutura de rede 5G acelerou o desembarco de 5G na Internet de consumo e na Internet industrial.Especialmente na industria vertical, hai máis de 10000 casos de aplicación 5G en China, que abarcan moitos campos como a fabricación industrial, enerxía e enerxía, portos, minas, loxística e transporte.
Non hai dúbida de que o 5G converteuse nunha arma afiada para a transformación dixital das empresas nacionais e nun motor para o desenvolvemento de alta calidade da economía dixital en toda a sociedade.
Non obstante, mentres se aceleran as aplicacións 5G, descubriremos que a tecnoloxía 5G existente comezou a mostrar un estado de "incompetencia" nalgúns escenarios especiais de aplicacións da industria.En termos de taxa, capacidade, atraso e fiabilidade, non pode cumprir o 100% dos requisitos do escenario.
Por que?O 5G, que é moi esperado pola xente, segue sendo difícil de ser unha gran responsabilidade?
Por suposto que non.A principal razón pola que o 5G é "inadecuado" é que só usamos "a metade de 5G".
Creo que moita xente sabe que aínda que o estándar 5G é o único, hai dúas bandas de frecuencia.Unha delas chámase banda sub-6 GHz e o rango de frecuencias está por debaixo dos 6 GHz (con precisión, por debaixo dos 7,125 GHz).A outra chámase banda de ondas milimétricas e o rango de frecuencia é superior a 24 GHz.
Comparación de rangos de dúas bandas de frecuencia
Na actualidade, só 5G de banda sub-6 GHz está dispoñible comercialmente en China, e non hai 5G de banda de ondas milimétricas comerciais.Polo tanto, toda a enerxía do 5G non foi liberada por completo.
Vantaxes técnicas da onda milimétrica
Aínda que 5G na banda sub-6 GHz e 5G na banda de ondas milimétricas son 5G, hai grandes diferenzas nas características de rendemento.
Segundo o coñecemento dos libros de texto de física da escola secundaria, canto maior sexa a frecuencia da onda electromagnética sen fíos, menor será a lonxitude de onda e peor será a capacidade de difracción.Ademais, canto maior sexa a frecuencia, maior será a perda de penetración.Polo tanto, a cobertura 5G da banda de ondas milimétricas é obviamente máis débil que a primeira.Esta é a principal razón pola que non hai ondas milimétricas comerciais por primeira vez en China, e tamén é a razón pola que a xente cuestiona a onda milimétrica.
De feito, a lóxica e a verdade profundas deste problema non son exactamente o mesmo que a imaxinación de todos.Noutras palabras, en realidade temos algúns prexuízos erróneos sobre as ondas milimétricas.
En primeiro lugar, desde a perspectiva da tecnoloxía, debemos ter un consenso, é dicir, baixo a premisa de non haber ningún cambio revolucionario na teoría básica da comunicación existente, se queremos mellorar aínda máis a taxa de rede e o ancho de banda, só podemos facer un problema no espectro.
Buscar recursos de espectro máis ricos a partir de bandas de frecuencias máis altas é unha opción inevitable para o desenvolvemento da tecnoloxía de comunicación móbil.Isto é certo para as ondas milimétricas agora e os terahercios que se poden usar para 6G no futuro.
Diagrama esquemático do espectro de ondas milimétricas
Na actualidade, a banda sub-6 GHz ten un ancho de banda máximo de 100MHz (incluso 10MHz ou 20MHz nalgúns lugares do estranxeiro).É demasiado difícil acadar unha taxa de 5 Gbps ou incluso 10 Gbps.
A banda de ondas milimétricas 5G alcanza os 200mhz-800mhz, o que facilita moito acadar os obxectivos anteriores.
Non hai moito, en agosto de 2021, Qualcomm uniuse a ZTE para realizar a conexión dual 5G SA (nr-dc) por primeira vez en China.Baseado na canle de portadora de 200 MHz en banda de ondas milimétricas de 26 GHz e ancho de banda de 100 MHz en banda de 3,5 GHz, Qualcomm traballou xuntos para acadar unha taxa máxima de enlace descendente dun só usuario de máis de 2,43 gbps.
As dúas compañías tamén usan tecnoloxía de agregación de portadoras para acadar unha taxa máxima de enlace descendente dun só usuario de máis de 5 Gbps baseada en catro canles de portadoras de 200 MHz na banda de ondas milimétricas de 26 GHz.
En xuño deste ano, na exposición MWC de Barcelona, Qualcomm logrou unha taxa máxima de ata 10,5 Gbps ao usar Xiaolong X65, agregación de 8 canles baseada na banda de ondas milimétricas n261 (ancho de banda de portadora única de 100 MHz) e ancho de banda de 100 MHz na banda n77.Esta é a taxa de comunicación móbil máis rápida do sector.
O ancho de banda dun único operador de 100 MHz e 200 MHz pode conseguir este efecto.No futuro, baseado nun único operador de 400MHz e 800MHz, conseguirá sen dúbida unha taxa que supera os 10Gbps!
Ademais do aumento significativo da taxa, outra vantaxe da onda milimétrica é o menor atraso.
Debido ao espazamento das subportadoras, o atraso da onda milimétrica 5G pode ser un cuarto do de sub-6ghz.Segundo a verificación da proba,
o atraso da interface aérea da onda milimétrica 5G pode ser de 1 ms, e o atraso de ida e volta pode ser de 4 ms, o que é excelente.
A terceira vantaxe da onda milimétrica é o seu pequeno tamaño.
A lonxitude de onda da onda milimétrica é moi curta, polo que a súa antena é moi curta.Deste xeito, o volume dos equipos de ondas milimétricas pódese reducir aínda máis e ten un maior grao de integración.Redúcese a dificultade dos fabricantes para deseñar produtos, o que favorece o fomento da miniaturización de estacións base e terminais.
Antena de onda milimétrica (as partículas amarelas son osciladores de antena)
As matrices de antenas a gran escala máis densas e máis osciladores de antenas tamén son moi beneficiosas para a aplicación da formación de feixe.O feixe da antena de ondas milimétricas pode xogar máis lonxe e ten unha capacidade antiinterferencia máis forte, o que é propicio para compensar a desvantaxe da cobertura.
Cantos máis osciladores, máis estreito será o feixe e maior será a distancia
A cuarta vantaxe da onda milimétrica é a súa capacidade de posicionamento de alta precisión.
A capacidade de posicionamento do sistema sen fíos está moi relacionada coa súa lonxitude de onda.Canto menor sexa a lonxitude de onda, maior será a precisión de posicionamento.
O posicionamento das ondas milimétricas pode ser preciso ata un centímetro ou incluso inferior.É por iso que moitos coches están a usar agora radares de ondas milimétricas.
Dito as vantaxes da onda milimétrica, volvamos e falemos dos inconvenientes da onda milimétrica.
Calquera tecnoloxía (de comunicación) ten as súas propias vantaxes e desvantaxes.A desvantaxe da onda milimétrica é que ten unha penetración débil e unha cobertura curta.
Anteriormente, mencionamos que a onda milimétrica pode mellorar a distancia de cobertura mediante a mellora da formación de feixe.Noutras palabras, a enerxía dun gran número de antenas concéntrase nunha determinada dirección, para mellorar o sinal nunha dirección específica.
Agora a onda milimétrica adopta unha antena matriz direccional de alta ganancia para afrontar o desafío de mobilidade a través da tecnoloxía multifeis.Segundo os resultados prácticos, a formación de feixe analóxico que admite o feixe estreito pode superar eficazmente a importante perda de camiño na banda de frecuencia superior a 24 GHz.
Matriz de antenas direccionais de alta ganancia
Ademais da formación de feixes, o feixe múltiple de ondas milimétricas tamén pode realizar mellor a conmutación do feixe, a orientación do feixe e o seguimento do feixe.
A conmutación de feixe significa que o terminal pode seleccionar feixes candidatos máis axeitados para unha conmutación razoable nun ambiente en continuo cambio para conseguir un mellor efecto de sinal.
A orientación do feixe significa que o terminal pode cambiar a dirección do feixe da ligazón ascendente para que coincida coa dirección do feixe incidente de gnodeb.
O seguimento de feixes significa que o terminal pode distinguir diferentes feixes de gnodeb.O feixe pode moverse co movemento do terminal, para conseguir unha forte ganancia de antena.
A capacidade de xestión de feixe mellorada por ondas milimétricas pode mellorar de forma efectiva a fiabilidade do sinal e conseguir unha ganancia de sinal máis forte.
A onda milimétrica tamén pode adoptar a diversidade de camiños para xestionar o problema de bloqueo a través da diversidade vertical e horizontal.
Demostración do efecto de simulación da diversidade de camiños
No lado do terminal, a diversidade da antena terminal tamén pode mellorar a fiabilidade do sinal, aliviar o problema de bloqueo da man e reducir o impacto causado pola orientación aleatoria do usuario.
Demostración do efecto de simulación da diversidade terminal
En resumo, co estudo en profundidade da tecnoloxía de reflexión de ondas milimétricas e da diversidade de camiños, a cobertura das ondas milimétricas mellorouse moito e realizouse a transmisión sen liña de visión (NLOS) mediante unha tecnoloxía multifeis máis avanzada.En termos de tecnoloxía, a onda milimétrica resolveu o pescozo de botella anterior e volveuse cada vez máis madura, o que pode satisfacer plenamente a demanda comercial.
En canto á cadea industrial, 5Ga onda milimétrica tamén é moito máis madura do que pensas.
O mes pasado, Fuchang Li, director do centro de investigación de tecnoloxía sen fíos do China Unicom Research Institute, deixou claro que "na actualidade, a capacidade da cadea da industria de ondas milimétricas chegou a madurar".
Na exposición MWC Shanghai de principios de ano, os operadores nacionais tamén dixeron: "co apoio do espectro, os estándares e a industria, a onda milimétrica logrou un progreso positivo na comercialización. Para 2022, 5Gonda milimétrica terá capacidade comercial a gran escala".
Solicitude de ondas milimétricas presentada
Unha vez rematadas as vantaxes técnicas da onda milimétrica, vexamos os seus escenarios de aplicación específicos.
Como todos sabemos, o máis importante para utilizar a tecnoloxía é "desenvolver puntos fortes e evitar debilidades".Noutras palabras, debería utilizarse no escenario unha tecnoloxía que poida darlle o máximo partido ás súas vantaxes.
As vantaxes da onda milimétrica 5G son a velocidade, a capacidade e o atraso de tempo.Polo tanto, é o máis adecuado para aeroportos, estacións, teatros, ximnasios e outros lugares densamente poboados, así como para escenarios industriais verticais moi sensibles ao atraso no tempo, como a fabricación industrial, o control remoto, a Internet de vehículos, etc.
En canto a campos de aplicación específicos, a realidade virtual, o acceso de alta velocidade, a automatización industrial, a saúde médica, o transporte intelixente, etc. son lugares onde se pode utilizar a onda milimétrica 5G.
Para o consumo de Internet.
Para os usuarios individuais comúns, a maior demanda de ancho de banda procede do vídeo e a maior demanda de atraso dos xogos.A tecnoloxía VR/AR (realidade virtual/realidade aumentada) ten dobre requisitos de ancho de banda e atraso.
A tecnoloxía VR/AR está a desenvolverse rapidamente, incluíndo o metauniverso recentemente moi quente, que tamén está moi relacionado con eles.
Para obter unha experiencia de inmersión perfecta e eliminar por completo os mareos, a resolución do vídeo da RV debe ser superior a 8K (incluso 16K e 32K) e o atraso debe estar dentro de 7 ms.Non hai dúbida de que a onda milimétrica 5G é a tecnoloxía de transmisión sen fíos máis adecuada.
Qualcomm e Ericsson realizaron probas XR baseadas en ondas milimétricas 5G, achegando 90 fotogramas por segundo e 2K a cada usuario × experiencia XR cunha resolución de 2K, cun atraso inferior a 20 ms e un rendemento medio de enlace descendente de máis de 50 Mbps.
Os resultados das probas mostran que só un gnodeb cun ancho de banda do sistema de 100 MHz pode admitir o acceso 5G de seis usuarios XR ao mesmo tempo.Co soporte das funcións 5G no futuro, é máis prometedor admitir o acceso simultáneo de máis de 12 usuarios.
Proba XR
Outro escenario de aplicación importante da superficie de ondas milimétricas 5G para usuarios consumidores C-end é a transmisión en directo de eventos deportivos a gran escala.
En febreiro de 2021, o "super bowl" da tempada de fútbol americano celebrouse no Raymond James Stadium.
Coa axuda de Qualcomm, Verizon, un coñecido operador estadounidense, converteu o estadio no estadio de Internet máis rápido do mundo mediante a tecnoloxía de ondas milimétricas 5G.
Durante a competición, a rede de ondas milimétricas 5G transportou máis de 4,5 tb de tráfico total.Nalgúns escenarios, a taxa máxima foi de 3 gbps, unhas 20 veces a de 4G LTE.
En termos de velocidade de enlace ascendente, este superbowl é o primeiro evento importante do mundo que utiliza a transmisión de enlace ascendente de ondas milimétricas 5G.A estrutura de cadros de ondas milimétricas é flexible e a relación de cadros de enlace ascendente e descendente pódese axustar para acadar un maior ancho de banda de enlace ascendente.
Segundo os datos de campo, incluso nas horas punta, a onda milimétrica 5G é máis dun 50% máis rápida que 4G LTE.Coa axuda da forte capacidade de enlace ascendente, os fans poden cargar fotos e vídeos para compartir os momentos marabillosos do xogo.
Verizon tamén creou unha aplicación para que os fans poidan ver xogos en directo HD de 7 canles ao mesmo tempo, e 7 cámaras presentan os xogos desde diferentes ángulos.
En 2022 inauguraranse os 24 Xogos Olímpicos de Inverno en Pequín.Nese momento, non só haberá a demanda de acceso e tráfico que traen os teléfonos móbiles da audiencia, senón tamén a demanda de datos de retorno que traen os medios de difusión.En particular, o sinal de vídeo 4K HD multicanle e o sinal de vídeo da cámara panorámica (utilizado para a visualización de VR) supoñen un grave desafío para o ancho de banda de enlace ascendente da rede de comunicación móbil.
En resposta a estes desafíos, China Unicom planea responder activamente coa tecnoloxía de ondas milimétricas 5G.
En maio deste ano, ZTE, China Unicom e Qualcomm realizaron unha proba.Usando ondas milimétricas 5G + estrutura de cadros de enlace ascendente grande, o contido de vídeo 8K recollido en tempo real pódese transmitir de forma estable e, finalmente, recibirse e reproducirse con éxito no extremo receptor.
Vexamos o escenario de aplicación da industria vertical.
A onda milimétrica 5G ten unha perspectiva de aplicación máis ampla en tob.
En primeiro lugar, a VR / AR mencionada anteriormente tamén se pode usar na industria de tob.
Por exemplo, os enxeñeiros poden realizar inspeccións remotas de equipos en diferentes lugares mediante AR, proporcionar orientación remota aos enxeñeiros en diferentes lugares e realizar a aceptación remota de mercadorías en diferentes lugares.Durante o período epidémico, estas aplicacións poden axudar ás empresas a resolver problemas prácticos e reducir moito os custos.
Mira a solicitude de devolución de vídeo.Agora moitas liñas de produción de fábrica instalaron un gran número de cámaras, incluíndo algunhas cámaras de alta definición para a inspección de calidade.Estas cámaras toman un gran número de imaxes de produtos en alta definición para a análise de defectos.
Por exemplo, COMAC realiza deste xeito a análise de fisuras metálicas en xuntas de soldadura de produtos e superficies pulverizadas.Despois de tomar as fotos, hai que cargalas na nube ou na plataforma de computación de borde MEC, cunha velocidade de enlace ascendente de 700-800 mbps.Adopta unha estrutura de marco de enlace ascendente grande de ondas milimétricas 5G, que se pode manexar facilmente.
Outra escena moi relacionada coa tecnoloxía de ondas milimétricas 5G é o vehículo non tripulado AGV.
A onda milimétrica 5G admite o funcionamento AGV
AGV é en realidade unha escena de condución non tripulada en miniatura.O posicionamento, a navegación, a programación e a evitación de obstáculos de AGV teñen altos requisitos de atraso e fiabilidade da rede, así como altos requisitos para a capacidade de posicionamento preciso.Un gran número de actualizacións de mapas en tempo real de AGV tamén presentan requisitos para o ancho de banda da rede.
A onda milimétrica 5G pode cumprir plenamente os requisitos anteriores dos escenarios de aplicación AGV.
En xaneiro de 2020, Ericsson e Audi probaron con éxito a función urllc 5G e a aplicación práctica de automatización industrial baseada na onda milimétrica 5G no laboratorio da fábrica de Kista, Suecia.
Entre eles, construíron conxuntamente unha unidade de robot, que está conectada por ondas milimétricas 5G.
Como se mostra na figura anterior, cando o brazo do robot fai o volante, a cortina láser pode protexer o lado de apertura da unidade do robot.Se os traballadores da fábrica chegan, baseándose na alta fiabilidade de 5G urllc, o robot deixará de funcionar inmediatamente para evitar lesións aos traballadores.
Esta resposta instantánea para garantir a fiabilidade é imposible en Wi-Fi ou 4G tradicionais.
O exemplo anterior é só parte do escenario de aplicación da onda milimétrica 5G.Ademais da Internet industrial, a onda milimétrica 5G é forte en cirurxía remota en medicina intelixente e sen condutor na Internet de vehículos.
Como tecnoloxía avanzada con moitas vantaxes, como alta taxa, gran capacidade, baixo retardo, alta fiabilidade e alta precisión de posicionamento, a onda milimétrica 5G atraeu unha gran atención de todos os ámbitos da vida.
Conclusión
O século XXI é un século de datos.
O enorme valor comercial contido nos datos foi recoñecido polo mundo.Hoxe en día, case todas as industrias buscan a relación entre elas e os datos e participan na extracción de valor dos datos.
Tecnoloxías de conectividade representadas por 5Ge as tecnoloxías informáticas representadas pola computación en nube, o big data e a intelixencia artificial son ferramentas indispensables para extraer o valor dos datos.
Facer un uso completo do 5G, especialmente na banda de ondas milimétricas, equivale a dominar unha "chave de ouro" da transformación dixital, que non só pode realizar o salto de innovación da produtividade, senón tamén ser invencible na feroz competencia no futuro.
Nunha palabra, a tecnoloxía e a industria do 5Gas ondas milimétricas maduraron por completo.Coa aplicación de5Gindustria gradualmente entrando na zona de augas profundas, debemos intensificar o desembarco comercial doméstico de5Gonda milimétrica e realizar o desenvolvemento coordinado de ondas sub-6 e milimétricas.
Hora de publicación: 14-12-2021
