In 2021 heeft de aanleg en ontwikkeling van het wereldwijde 5G-netwerk grote successen geboekt.Volgens de gegevens die GSA in augustus heeft vrijgegeven, hebben meer dan 175 operators in meer dan 70 landen en regio's commerciële 5G-diensten gelanceerd.Er zijn 285 operators die investeren in 5G.Het bouwtempo van 5G in China loopt voorop in de wereld.Het aantal 5G-basisstations in China heeft de een miljoen overschreden, tot een duizelingwekkende 1159000, goed voor meer dan 70% van de wereld.Met andere woorden, voor elke drie 5G-basisstations ter wereld staan er twee in China.
5G basisstation
De voortdurende verbetering van de 5G-netwerkinfrastructuur heeft de landing van 5G in consumenteninternet en industrieel internet versneld.Vooral in de verticale industrie zijn er meer dan 10.000 5G-toepassingsgevallen in China, die vele gebieden bestrijken, zoals industriële productie, energie en stroom, havens, mijnen, logistiek en transport.
Het lijdt geen twijfel dat 5G een scherp wapen is geworden voor de digitale transformatie van binnenlandse ondernemingen en een motor voor de hoogwaardige ontwikkeling van de digitale economie in de hele samenleving.
Hoewel 5G-toepassingen worden versneld, zullen we merken dat de bestaande 5G-technologie een staat van "incompetentie" begint te vertonen in sommige speciale toepassingsscenario's in de industrie.In termen van snelheid, capaciteit, vertraging en betrouwbaarheid kan het niet 100% aan de eisen van het scenario voldoen.
Waarom?Is 5G, waar mensen zo naar uitkijken, nog steeds een grote verantwoordelijkheid?
Natuurlijk niet.De belangrijkste reden waarom 5G "onvoldoende" is, is dat we maar "halve 5G" gebruiken.
Ik geloof dat veel mensen weten dat hoewel de 5G-standaard de enige is, er twee frequentiebanden zijn.De ene wordt de sub-6 GHz-band genoemd en het frequentiebereik is lager dan 6 GHz (precies lager dan 7,125 GHz).De andere wordt millimetergolfband genoemd en het frequentiebereik ligt boven 24 GHz.
Bereikvergelijking van twee frequentiebanden
Op dit moment is alleen 5G van de sub-6 GHz-band in de handel verkrijgbaar in China, en er is geen 5G van de commerciële millimetergolfband.Daardoor is niet alle energie van 5G volledig vrijgekomen.
Technische voordelen van millimetergolven
Hoewel 5G in de sub-6 GHz-band en 5G in de millimetergolfband 5G zijn, zijn er grote verschillen in prestatiekenmerken.
Volgens de kennis in natuurkundeboeken op de middelbare school geldt: hoe hoger de frequentie van draadloze elektromagnetische golven, hoe korter de golflengte en hoe slechter het diffractievermogen.Bovendien, hoe hoger de frequentie, hoe groter het penetratieverlies.Daarom is de 5G-dekking van de millimetergolfband duidelijk zwakker dan de eerste.Dit is de belangrijkste reden waarom er in China voor het eerst geen commerciële millimetergolf is, en het is ook de reden waarom mensen millimetergolf in twijfel trekken.
In feite zijn de diepgewortelde logica en waarheid van dit probleem niet helemaal hetzelfde als ieders verbeelding.Met andere woorden, we hebben eigenlijk enkele verkeerde vooroordelen over millimetergolven.
Allereerst moeten we vanuit technologisch perspectief een consensus hebben, dat wil zeggen, onder de premisse van geen revolutionaire verandering in de bestaande basiscommunicatietheorie, als we de netwerksnelheid en bandbreedte verder aanzienlijk willen verbeteren, kunnen we alleen een probleem op het spectrum.
Het zoeken naar rijkere spectrumbronnen van hogere frequentiebanden is een onvermijdelijke keuze voor de ontwikkeling van mobiele communicatietechnologie.Dit geldt nu voor millimetergolven en terahertz die in de toekomst mogelijk voor 6G wordt gebruikt.
Schematisch diagram van millimetergolfspectrum
Op dit moment heeft de sub-6 GHz-band een maximale bandbreedte van 100 MHz (in sommige plaatsen in het buitenland zelfs 10 MHz of 20 MHz).Het is te moeilijk om een snelheid van 5Gbps of zelfs 10Gbps te halen.
De 5G-millimetergolfband bereikt 200 mhz-800 mhz, wat het veel gemakkelijker maakt om de bovenstaande doelen te bereiken.
Niet zo lang geleden, in augustus 2021, sloeg Qualcomm de handen ineen met ZTE om voor het eerst in China 5G SA dubbele verbinding (nr-dc) te realiseren.Gebaseerd op een draaggolfkanaal van 200 MHz in de 26 GHz-millimetergolfband en een bandbreedte van 100 MHz in de 3,5 GHz-band, werkte Qualcomm samen om een downlink-pieksnelheid voor één gebruiker van meer dan 2,43 gbps te bereiken.
De twee bedrijven gebruiken ook carrier-aggregatietechnologie om een single-user downlink-pieksnelheid van meer dan 5 Gbps te bereiken op basis van vier 200 MHz carrier-kanalen in de 26 GHz millimetergolfband.
In juni van dit jaar realiseerde Qualcomm op de MWC Barcelona-tentoonstelling een pieksnelheid van maximaal 10,5 Gbps door gebruik te maken van Xiaolong X65, 8-kanaals aggregatie op basis van n261 millimetergolfband (single carrier-bandbreedte van 100 MHz) en 100 MHz bandbreedte in n77-band.Dit is de snelste mobiele communicatiesnelheid in de branche.
Een enkele draaggolfbandbreedte van 100 MHz en 200 MHz kan dit effect bereiken.In de toekomst zal het, gebaseerd op single carrier 400MHz en 800MHz, ongetwijfeld een snelheid bereiken die ver boven de 10Gbps ligt!
Naast de aanzienlijke toename van de snelheid, is een ander voordeel van millimetergolf een lagere vertraging.
Vanwege de afstand tussen de draaggolven kan de vertraging van 5G-millimetergolven een kwart zijn van die van sub-6GHz.Volgens de testverificatie,
de luchtinterfacevertraging van 5G-millimetergolf kan 1 ms zijn en de retourvertraging kan 4 ms zijn, wat uitstekend is.
Het derde voordeel van millimetergolven is het kleine formaat.
De golflengte van millimetergolf is erg kort, dus de antenne is erg kort.Op deze manier kan het volume van millimetergolfapparatuur verder worden gereduceerd en heeft het een hogere mate van integratie.De moeilijkheid voor fabrikanten om producten te ontwerpen wordt verminderd, wat bevorderlijk is voor het bevorderen van de miniaturisatie van basisstations en terminals.
Millimetergolfantenne (gele deeltjes zijn antenne-oscillatoren)
Grotere grootschalige antenne-arrays en meer antenne-oscillatoren zijn ook zeer gunstig voor de toepassing van beamforming.De straal van millimetergolfantenne kan verder spelen en heeft een sterker anti-interferentievermogen, wat bevorderlijk is om het nadeel van dekking goed te maken.
Hoe meer oscillatoren, hoe smaller de straal en hoe groter de afstand
Het vierde voordeel van millimetergolven is het zeer nauwkeurige positioneringsvermogen.
Het positioneringsvermogen van een draadloos systeem hangt nauw samen met de golflengte.Hoe korter de golflengte, hoe hoger de positioneringsnauwkeurigheid.
Millimetergolfpositionering kan nauwkeurig zijn tot op centimeterniveau of zelfs lager.Daarom gebruiken veel auto's nu millimetergolfradar.
Nu we de voordelen van millimetergolven hebben gezegd, laten we teruggaan en praten over de nadelen van millimetergolven.
Elke (communicatie)technologie heeft zijn eigen voor- en nadelen.Het nadeel van millimetergolf is dat het een zwakke penetratie en korte dekking heeft.
Eerder vermeldden we dat millimetergolven de dekkingsafstand kunnen vergroten door middel van bundelvorming.Met andere woorden, de energie van een groot aantal antennes wordt geconcentreerd in een bepaalde richting, om zo het signaal in een bepaalde richting te versterken.
Nu gebruikt millimetergolf een directionele array-antenne met hoge versterking om de mobiliteitsuitdaging aan te gaan door middel van multi-beam-technologie.Volgens de praktische resultaten kan de analoge bundelvormende ondersteunende smalle bundel effectief het aanzienlijke padverlies in de frequentieband boven 24 GHz overwinnen.
High gain directionele antenne-array
Naast beamforming kan millimeter wave multi beam ook beam switching, beam guidance en beam tracking beter realiseren.
Beam-switching betekent dat de terminal meer geschikte kandidaat-beams kan selecteren voor redelijk schakelen in een continu veranderende omgeving om een beter signaaleffect te bereiken.
Beam guidance betekent dat de terminal de richting van de uplink-straal kan wijzigen zodat deze overeenkomt met de richting van de invallende straal van gnodeb.
Beam tracking betekent dat de terminal verschillende beams kan onderscheiden van gnodeb.De straal kan meebewegen met de beweging van de terminal, om een sterke antennewinst te bereiken.
Millimetergolf verbeterde bundelbeheermogelijkheden kunnen de signaalbetrouwbaarheid effectief verbeteren en een sterkere signaalversterking bereiken.
Millimetergolf kan ook paddiversiteit aannemen om het blokkeerprobleem aan te pakken door middel van verticale diversiteit en horizontale diversiteit.
Simulatie-effectdemonstratie van paddiversiteit
Aan de terminalzijde kan de diversiteit van de terminalantenne ook de betrouwbaarheid van het signaal verbeteren, het probleem van handblokkering verlichten en de impact verminderen die wordt veroorzaakt door de willekeurige oriëntatie van de gebruiker.
Simulatie-effectdemonstratie van terminale diversiteit
Samenvattend, met de diepgaande studie van millimetergolfreflectietechnologie en paddiversiteit, is de dekking van millimetergolf aanzienlijk verbeterd en is non-line of sight (NLOS) transmissie gerealiseerd door meer geavanceerde multibeam-technologie.In termen van technologie heeft millimetergolf het vorige knelpunt opgelost en steeds volwassener geworden, wat volledig aan de commerciële vraag kan voldoen.
In termen van industriële keten, 5Gmillimetergolf is ook veel volwassener dan je denkt.
Vorige maand maakte Fuchang Li, directeur van het onderzoekscentrum voor draadloze technologie van het China Unicom Research Institute, duidelijk dat "op dit moment de ketencapaciteit van de millimetergolfindustrie volwassen is geworden."
Op de MWC Shanghai-tentoonstelling aan het begin van het jaar zeiden binnenlandse operators ook: "met de steun van spectrum, standaarden en industrie heeft millimetergolf positieve vooruitgang geboekt op het gebied van commercialisering. Tegen 2022, 5Gmillimetergolf zal grootschalige commerciële capaciteit hebben."
Aanvraag millimetergolf ingediend
Nu we klaar zijn met de technische voordelen van millimetergolven, gaan we eens kijken naar de specifieke toepassingsscenario's.
Zoals we allemaal weten, is het belangrijkste om technologie te gebruiken "sterke punten te ontwikkelen en zwakke punten te vermijden".Met andere woorden, in het scenario moet een technologie worden gebruikt die de voordelen ervan ten volle kan benutten.
De voordelen van 5G millimetergolf zijn snelheid, capaciteit en tijdsvertraging.Daarom is het het meest geschikt voor luchthavens, stations, theaters, gymzalen en andere dichtbevolkte plaatsen, maar ook voor verticale industriële scènes die erg gevoelig zijn voor tijdsvertraging, zoals industriële productie, afstandsbediening, internet van voertuigen enzovoort.
In termen van specifieke toepassingsgebieden zijn virtual reality, snelle toegang, industriële automatisering, medische gezondheid, intelligent transport, enz. Allemaal plaatsen waar 5G millimetergolf kan worden gebruikt.
Voor het verbruik van internet.
Voor gewone individuele gebruikers komt de grootste vraag naar bandbreedte uit video en komt de grootste vraag naar vertraging uit games.VR / AR-technologie (virtual reality / augmented reality) heeft dubbele vereisten voor bandbreedte en vertraging.
De VR/AR-technologie ontwikkelt zich razendsnel, ook het recent zeer hete meta-universum, dat er ook nauw aan verwant is.
Om een perfecte meeslepende ervaring te krijgen en duizeligheid volledig te elimineren, moet de videoresolutie van VR hoger zijn dan 8K (zelfs 16K en 32K) en moet de vertraging binnen 7 ms zijn.Het lijdt geen twijfel dat 5G millimetergolf de meest geschikte draadloze transmissietechnologie is.
Qualcomm en Ericsson voerden een XR-test uit op basis van 5G-millimetergolf, wat 90 frames per seconde en 2K naar elke gebruiker × XR-ervaring bracht met een resolutie van 2K, met een vertraging van minder dan 20 ms en een gemiddelde downlink-doorvoer van meer dan 50 Mbps.
De testresultaten laten zien dat slechts één gnodeb met een systeembandbreedte van 100 MHz 5G-toegang van zes XR-gebruikers tegelijkertijd kan ondersteunen.Met de ondersteuning van 5G-functies in de toekomst, is het veelbelovender om de gelijktijdige toegang van meer dan 12 gebruikers te ondersteunen.
XR-test
Een ander belangrijk toepassingsscenario van 5G-millimetergolfoppervlak voor C-end consumentengebruikers is de live-uitzending van grootschalige sportevenementen.
In februari 2021 werd de American football-seizoensfinale "super bowl" gehouden in het Raymond James Stadium.
Met de hulp van Qualcomm heeft Verizon, een bekende Amerikaanse operator, het stadion door middel van 5G-millimetergolftechnologie uitgebouwd tot het snelste internetstadion ter wereld.
Tijdens de wedstrijd vervoerde het 5G-millimetergolfnetwerk meer dan 4,5 tb aan totaal verkeer.In sommige scenario's was de pieksnelheid zo hoog als 3 gbps, ongeveer 20 keer die van 4G LTE.
In termen van uplink-snelheid is deze super bowl 's werelds eerste belangrijke evenement dat gebruikmaakt van 5G millimetergolf uplink-transmissie.De millimetergolfframestructuur is flexibel en de uplink- en downlinkframeverhouding kan worden aangepast om een hogere uplink-bandbreedte te bereiken.
Volgens de veldgegevens is 5G millimetergolf zelfs tijdens piekuren meer dan 50% sneller dan 4G LTE.Met behulp van sterke uplink-mogelijkheden kunnen fans foto's en video's uploaden om de prachtige momenten van de game te delen.
Verizon heeft ook een applicatie gemaakt om fans te ondersteunen om tegelijkertijd 7-kanaals streaming HD-livegames te bekijken, en 7 camera's presenteren de games vanuit verschillende hoeken.
In 2022 worden de 24e Olympische Winterspelen geopend in Peking.Op dat moment zal er niet alleen de vraag naar toegang en verkeer zijn die wordt veroorzaakt door mobiele telefoons van het publiek, maar ook de vraag naar retourgegevens die wordt veroorzaakt door media-uitzendingen.Met name het meerkanaals 4K HD-videosignaal en het videosignaal van een panoramische camera (gebruikt voor VR-weergave) vormen een ernstige uitdaging voor de uplink-bandbreedte van het mobiele communicatienetwerk.
Als antwoord op deze uitdagingen is China Unicom van plan actief te reageren met 5G millimetergolftechnologie.
In mei dit jaar voerden ZTE, China Unicom en Qualcomm een test uit.Met behulp van 5G millimetergolf + grote uplink-framestructuur kan 8K-video-inhoud die in realtime is verzameld, stabiel worden teruggestuurd en uiteindelijk met succes worden ontvangen en afgespeeld aan de ontvangende kant.
Laten we eens kijken naar het toepassingsscenario van de verticale industrie.
5G millimetergolf heeft een breder toepassingsperspectief in tob.
Allereerst kan de hierboven genoemde VR/AR ook in de tob-industrie worden gebruikt.
Zo kunnen technici via AR op verschillende plaatsen apparatuur op afstand inspecteren, op verschillende plaatsen op afstand begeleiding bieden aan technici en op verschillende plaatsen goederen op afstand accepteren.Tijdens de epidemische periode kunnen deze toepassingen bedrijven helpen praktische problemen op te lossen en de kosten aanzienlijk te verlagen.
Kijk naar de videoretouraanvraag.Nu hebben veel fabrieksproductielijnen een groot aantal camera's geïnstalleerd, waaronder enkele high-definition camera's voor kwaliteitsinspectie.Deze camera's maken een groot aantal high-definition productfoto's voor defectanalyse.
Zo voert COMAC bijvoorbeeld metaalscheuranalyses uit op productsoldeerverbindingen en gespoten oppervlakken.Nadat de foto's zijn gemaakt, moeten ze worden geüpload naar de cloud of het MEC edge computing-platform, met een uplink-snelheid van 700-800mbps.Het neemt een 5G millimetergolf grote uplink-framestructuur aan, die gemakkelijk kan worden gehanteerd.
Een andere scène die nauw verwant is aan 5G-millimetergolftechnologie is het AGV-onbemande voertuig.
5G millimetergolf ondersteunt AGV-werking
AGV is eigenlijk een geminiaturiseerde onbemande rijscène.AGV's positionering, navigatie, planning en het vermijden van obstakels stellen hoge eisen aan netwerkvertraging en betrouwbaarheid, evenals hoge eisen aan nauwkeurig positioneringsvermogen.Een groot aantal real-time kaartupdates van AGV stelden ook eisen aan de netwerkbandbreedte.
5G millimetergolf kan volledig voldoen aan de bovenstaande vereisten van AGV-toepassingsscenario's.
In januari 2020 hebben Ericsson en Audi met succes de 5G urllc-functie en praktische industriële automatiseringstoepassing op basis van 5G-millimetergolf getest in het fabriekslaboratorium in Kista, Zweden.
Onder hen bouwden ze samen een roboteenheid, die is verbonden door 5G-millimetergolven.
Zoals weergegeven in de bovenstaande afbeelding, kan het lasergordijn de openingszijde van de roboteenheid beschermen wanneer de robotarm het stuur maakt.Als fabrieksarbeiders binnenkomen, op basis van de hoge betrouwbaarheid van 5G urllc, zal de robot onmiddellijk stoppen met werken om letsel bij werknemers te voorkomen.
Deze onmiddellijke respons om betrouwbaarheid te garanderen is onmogelijk in traditionele Wi-Fi of 4G.
Het bovenstaande voorbeeld is slechts een deel van het toepassingsscenario van 5G millimetergolf.Naast het industriële internet is 5G-millimetergolf sterk in chirurgie op afstand in slimme geneeskunde en zonder bestuurder in het internet van voertuigen.
Als een geavanceerde technologie met vele voordelen, zoals hoge snelheid, grote capaciteit, lage tijdsvertraging, hoge betrouwbaarheid en hoge positioneringsnauwkeurigheid, heeft 5G millimetergolf uitgebreide aandacht getrokken uit alle lagen van de bevolking.
Conclusie
De 21e eeuw is een eeuw van data.
De enorme commerciële waarde in de gegevens is door de wereld erkend.Tegenwoordig zijn bijna alle industrieën op zoek naar de relatie tussen zichzelf en data en nemen ze deel aan het ontginnen van datawaarde.
Connectiviteitstechnologieën vertegenwoordigd door 5Gen computertechnologieën vertegenwoordigd door cloud computing, big data en kunstmatige intelligentie zijn onmisbare hulpmiddelen voor het ontginnen van gegevenswaarde.
Volledig gebruik maken van 5G, vooral in de millimetergolfband, komt neer op het beheersen van een "gouden sleutel" van digitale transformatie, die niet alleen de innovatiesprong van productiviteit kan realiseren, maar ook onoverwinnelijk kan zijn in de felle concurrentie in de toekomst.
Kortom, de technologie en industrie van 5Gmillimetergolf zijn volledig gerijpt.Met toepassing van5Gindustrie die geleidelijk het diepwatergebied betreedt, moeten we de binnenlandse commerciële landing opvoeren5Gmillimetergolf en realiseer de gecoördineerde ontwikkeling van sub-6 en millimetergolf.
Posttijd: 14 december 2021
