У 2021 годзе будаўніцтва і развіццё глабальнай сеткі 5G дасягнулі вялікіх поспехаў.Паводле дадзеных, апублікаваных GSA ў жніўні, больш за 175 аператараў у больш чым 70 краінах і рэгіёнах запусцілі камерцыйныя паслугі 5G.285 аператараў інвестуюць у 5G.Тэмпы будаўніцтва 5G у Кітаі знаходзяцца на пярэднім краі ў свеце.Колькасць базавых станцый 5G у Кітаі перавысіла мільён і дасягнула ашаламляльнай колькасці ў 1159 000, што складае больш за 70% сусветнай колькасці.Іншымі словамі, на кожныя тры базавыя станцыі 5G у свеце дзве знаходзяцца ў Кітаі.
Базавая станцыя 5G
Пастаяннае ўдасканаленне сеткавай інфраструктуры 5G паскорыла прызямленне 5G у спажывецкім і прамысловым Інтэрнэце.Асабліва ў вертыкальнай прамысловасці, у Кітаі налічваецца больш за 10000 прыкладанняў 5G, якія ахопліваюць многія галіны, такія як прамысловая вытворчасць, энергетыка і энергетыка, парты, шахты, лагістыка і транспарт.
Безумоўна, 5G стаў вострай зброяй для лічбавай трансфармацыі айчынных прадпрыемстваў і рухавіком для якаснага развіцця лічбавай эканомікі ва ўсім грамадстве.
Аднак у той час як дадаткі 5G паскараюцца, мы выявім, што існуючая тэхналогія 5G пачала дэманстраваць стан «некампетэнтнасці» ў некаторых спецыяльных галіновых сцэнарыях прымянення.З пункту гледжання хуткасці, ёмістасці, затрымкі і надзейнасці ён не можа задаволіць 100% патрабаванняў сцэнарыя.
чаму?Няўжо 5G, якога вельмі чакаюць людзі, усё яшчэ цяжка быць вялікай адказнасцю?
Канешне не.Асноўная прычына таго, што 5G з'яўляецца «неадэкватным», заключаецца ў тым, што мы выкарыстоўваем толькі «палову 5G».
Мяркую, многія ведаюць, што хоць стандарт 5G адзіны, ёсць два дыяпазоны частот.Адзін называецца дыяпазонам ніжэй за 6 ГГц, а дыяпазон частот ніжэй за 6 ГГц (дакладней, ніжэй за 7,125 ГГц).Іншы называецца дыяпазонам міліметровых хваль, і дыяпазон частот перавышае 24 Ггц.
Параўнанне дыяпазону двух дыяпазонаў частот
У цяперашні час у Кітаі камерцыйна даступны толькі 5G дыяпазону ніжэй за 6 ГГц, а камерцыйнага дыяпазону міліметровых хваль 5G няма.Такім чынам, уся энергія 5G не была цалкам вызвалена.
Тэхнічныя перавагі міліметровай хвалі
Хоць 5G у дыяпазоне ніжэй за 6 ГГц і 5G у міліметровым дыяпазоне хваль з'яўляюцца 5G, існуюць вялікія адрозненні ў характарыстыках прадукцыйнасці.
Згодна з інфармацыяй у школьных падручніках па фізіцы, чым вышэй частата бесправадной электрамагнітнай хвалі, тым карацей даўжыня хвалі і горш дыфракцыйная здольнасць.Больш за тое, чым вышэй частата, тым больш страты на пранікненне.Такім чынам, ахоп 5G міліметровага дыяпазону хваль відавочна слабейшы, чым першы.Гэта галоўная прычына, чаму ўпершыню ў Кітаі не было камерцыйнай міліметровай хвалі, і гэта таксама прычына, чаму людзі сумняваюцца ў міліметровай хвалі.
На самай справе, глыбінная логіка і праўда гэтай праблемы не зусім такія, як кожны можа сабе ўявіць.Іншымі словамі, у нас сапраўды ёсць памылковыя забабоны адносна міліметровых хваль.
Перш за ўсё, з пункту гледжання тэхналогіі, мы павінны мець кансенсус, гэта значыць, пры ўмове адсутнасці рэвалюцыйных змен у існуючай базавай тэорыі сувязі, калі мы хочам яшчэ больш значна палепшыць хуткасць сеткі і прапускную здольнасць, мы можам толькі зрабіць праблема ў спектры.
Пошук больш багатых спектральных рэсурсаў з больш высокіх дыяпазонаў частот з'яўляецца непазбежным выбарам для развіцця тэхналогій мабільнай сувязі.Гэта актуальна для міліметровых хваль цяпер і тэрагерцавых, якія могуць быць выкарыстаны для 6G у будучыні.
Прынцыповая схема спектру міліметровых хваль
У цяперашні час дыяпазон ніжэй за 6 ГГц мае максімальную прапускную здольнасць 100 МГц (нават 10 МГц ці 20 МГц у некаторых месцах за мяжой).Занадта складана дасягнуць хуткасці 5 Гбіт/с ці нават 10 Гбіт/с.
Міліметровы дыяпазон хваль 5G дасягае 200-800 МГц, што значна палягчае дасягненне вышэйзгаданых мэтаў.
Не так даўно, у жніўні 2021 года, Qualcomm аб'ядналася з ZTE, каб упершыню ў Кітаі рэалізаваць падвойнае злучэнне 5G SA (nr-dc).Грунтуючыся на апорным канале 200 МГц у дыяпазоне міліметровых хваль 26 ГГц і прапускной здольнасці 100 МГц у дыяпазоне 3,5 ГГц, кампанія Qualcomm працавала разам, каб дасягнуць пікавай хуткасці сыходнай сувязі для аднаго карыстальніка больш за 2,43 Гбіт/с.
Дзве кампаніі таксама выкарыстоўваюць тэхналогію агрэгацыі носьбітаў для дасягнення пікавай хуткасці сыходнай сувязі аднаго карыстальніка больш за 5 Гбіт/с на аснове чатырох нясучых каналаў 200 МГц у міліметровым дыяпазоне хваль 26 ГГц.
У чэрвені гэтага года на выставе MWC у Барселоне кампанія Qualcomm дасягнула пікавай хуткасці да 10,5 Гбіт/с, выкарыстоўваючы Xiaolong X65, 8-канальную агрэгацыю на аснове міліметровага дыяпазону хваль n261 (прапускная здольнасць з адной нясучай 100 МГц) і прапускной здольнасці 100 МГц у дыяпазоне n77.Гэта самая хуткая хуткасць сотавай сувязі ў галіны.
Прапускная здольнасць адной нясучай 100 МГц і 200 МГц можа дасягнуць гэтага эфекту.У будучыні, на аснове адной нясучай 400 МГц і 800 МГц, ён, несумненна, дасягне хуткасці, якая значна перавышае 10 Гбіт/с!
Акрамя значнага павелічэння хуткасці, яшчэ адна перавага міліметровай хвалі - меншая затрымка.
З-за разносу паднясучай затрымка міліметровай хвалі 5G можа складаць чвэрць ад затрымкі хвалі ніжэй за 6 ГГц.Згодна з тэставай праверкай,
затрымка радыёінтэрфейсу 5G міліметровых хваль можа складаць 1 мс, а затрымка зваротнага шляху можа складаць 4 мс, што выдатна.
Трэцім перавагай міліметровай хвалі з'яўляецца яе невялікі памер.
Даўжыня хвалі міліметровай хвалі вельмі кароткая, таму яе антэна вельмі кароткая.Такім чынам, аб'ём абсталявання міліметровых хваль можа быць дадаткова паменшаны і мае больш высокую ступень інтэграцыі.Складанасці для вытворцаў у распрацоўцы прадуктаў зніжаюцца, што спрыяе мініяцюрызацыі базавых станцый і тэрміналаў.
Антэна міліметровага дыяпазону (жоўтыя часціцы - гэта асцылятары антэны)
Больш шчыльныя буйнамаштабныя антэнныя рашоткі і больш антэнных асцылятараў таксама вельмі карысныя для прымянення фармавання прамяня.Прамень міліметровай антэны можа гуляць далей і мае больш моцную здольнасць супраць перашкод, што спрыяе кампенсацыі недахопу пакрыцця.
Чым больш асцылятараў, тым вузей прамень і больш адлегласць
Чацвёртая перавага міліметровай хвалі - гэта здольнасць высокадакладнага пазіцыянавання.
Здольнасць бесправадной сістэмы да пазіцыянавання цесна звязана з яе даўжынёй хвалі.Чым карацей даўжыня хвалі, тым вышэй дакладнасць пазіцыянавання.
Пазіцыянаванне міліметровай хвалі можа быць з дакладнасцю да сантыметра або нават ніжэй.Вось чаму многія аўтамабілі зараз выкарыстоўваюць радары міліметровага дыяпазону.
Сказаўшы пра перавагі міліметровай хвалі, давайце вернемся і пагаворым аб недахопах міліметровай хвалі.
Любая (камунікацыйная) тэхналогія мае свае перавагі і недахопы.Недахопам міліметровай хвалі з'яўляецца слабая пранікальная здольнасць і кароткі ахоп.
Раней мы згадвалі, што міліметровыя хвалі могуць павялічыць адлегласць пакрыцця за кошт паляпшэння фарміравання прамяня.Іншымі словамі, энергія вялікай колькасці антэн канцэнтруецца ў пэўным кірунку, каб узмацніць сігнал у пэўным кірунку.
Цяпер міліметровыя хвалі выкарыстоўваюць накіраваную антэнную краты з высокім каэфіцыентам узмацнення, каб вырашыць праблему мабільнасці праз шматпрамянёвую тэхналогію.Згодна з практычнымі вынікамі аналагавае фарміраванне прамяня падтрымлівае вузкі прамень можа эфектыўна пераадольваць значныя страты на шляху ў дыяпазоне частот вышэй за 24 ГГц.
Накіраваная антэнная рашотка з высокім узмацненнем
У дадатак да фарміравання прамяня, шматпрамянёвыя міліметровыя хвалі таксама могуць лепш рэалізаваць пераключэнне прамяня, навядзенне і адсочванне прамяня.
Пераключэнне прамянёў азначае, што тэрмінал можа выбраць больш прыдатныя прамяні-кандыдаты для разумнага пераключэння ў пастаянна зменлівым асяроддзі для дасягнення лепшага эфекту сігналу.
Навядзенне прамяня азначае, што тэрмінал можа змяняць кірунак прамяня ўзыходзячай сувязі ў адпаведнасці з напрамкам падаючага прамяня ад gnodeb.
Адсочванне прамянёў азначае, што тэрмінал можа адрозніваць розныя прамяні ад gnodeb.Прамень можа рухацца разам з рухам тэрмінала, каб дасягнуць моцнага ўзмацнення антэны.
Палепшаная магчымасць кіравання прамянём міліметровай хвалі можа эфектыўна палепшыць надзейнасць сігналу і дасягнуць большага ўзмацнення сігналу.
Міліметровая хваля таксама можа выкарыстоўваць разнастайнасць траекторый, каб вырашыць праблему блакіроўкі з дапамогай вертыкальнай і гарызантальнай разнастайнасці.
Эфект мадэлявання дэманстрацыя разнастайнасці шляху
Што тычыцца тэрміналаў, разнясенне тэрмінальных антэн можа таксама палепшыць надзейнасць сігналу, палегчыць праблему блакіроўкі рукой і паменшыць уздзеянне, выкліканае выпадковай арыентацыяй карыстальніка.
Дэманстрацыя эфекту мадэлявання разнастайнасці тэрміналаў
Падводзячы вынік, дзякуючы паглыбленаму вывучэнню тэхналогіі адлюстравання міліметровых хваль і разнастайнасці траекторый, пакрыццё міліметровых хваль было значна палепшана, і перадача без прамой бачнасці (NLOS) была рэалізавана з дапамогай больш дасканалай шматпрамянёвай тэхналогіі.З пункту гледжання тэхналогіі, міліметровая хваля вырашыла папярэдняе вузкае месца і стала ўсё больш і больш сталай, што можа цалкам задаволіць камерцыйны попыт.
З пункту гледжання прамысловай сеткі, 5Gміліметровая хваля таксама значна больш сталая, чым вы думаеце.
У мінулым месяцы Фучанг Лі, дырэктар навукова-даследчага цэнтра бесправадных тэхналогій Кітайскага навукова-даследчага інстытута Unicom, даў зразумець, што "ў цяперашні час магчымасці індустрыі ланцужкоў міліметровых хваль сталі сталымі".
На выставе MWC у Шанхаі ў пачатку года айчынныя аператары таксама заявілі: «пры падтрымцы спектру, стандартаў і галіны міліметровыя хвалі дасягнулі станоўчага прагрэсу ў камерцыялізацыі. Да 2022 г. 5Gміліметровая хваля будзе мець буйнамаштабную камерцыйную магутнасць».
Пададзена заяўка на міліметровую хвалю
Скончыўшы з тэхнічнымі перавагамі міліметровай хвалі, давайце зірнем на канкрэтныя сцэнары яе прымянення.
Як мы ўсе ведаем, самае важнае пры выкарыстанні тэхналогій - гэта "развіваць моцныя бакі і пазбягаць слабых".Іншымі словамі, у сцэнарыі павінна выкарыстоўвацца тэхналогія, якая можа ў поўнай меры раскрыць яе перавагі.
Перавагамі 5G міліметровых хваль з'яўляюцца хуткасць, ёмістасць і часовая затрымка.Такім чынам, ён найбольш прыдатны для аэрапортаў, вакзалаў, тэатраў, гімназій і іншых густанаселеных месцаў, а таксама для вертыкальных прамысловых сцэн, якія вельмі адчувальныя да затрымкі часу, такіх як прамысловая вытворчасць, дыстанцыйнае кіраванне, Інтэрнэт транспартных сродкаў і гэтак далей.
З пункту гледжання канкрэтных абласцей прымянення, віртуальная рэальнасць, высакахуткасны доступ, прамысловая аўтаматызацыя, медыцынскае здароўе, інтэлектуальны транспарт і г.д. - усё гэта месцы, дзе можна выкарыстоўваць міліметровыя хвалі 5G.
Для спажывання Інтэрнэту.
Для звычайных індывідуальных карыстальнікаў найбольшы попыт на прапускную здольнасць прыпадае на відэа, а самы вялікі попыт на затрымку - на гульні.Тэхналогія VR / AR (віртуальная рэальнасць / дапоўненая рэальнасць) мае двайныя патрабаванні да прапускной здольнасці і затрымкі.
Тэхналогія VR / AR імкліва развіваецца, у тым ліку нядаўна вельмі гарачая метавселенная, якая таксама цесна з імі звязана.
Каб атрымаць ідэальны вопыт апускання і цалкам пазбавіцца ад галавакружэння, раздзяленне відэа VR павінна быць вышэй за 8K (нават 16K і 32K), а затрымка павінна быць у межах 7 мс.Без сумневу, міліметровыя хвалі 5G з'яўляюцца найбольш прыдатнай тэхналогіяй бесправадной перадачы.
Qualcomm і Ericsson правялі тэст XR на аснове 5G міліметровых хваль, забяспечваючы 90 кадраў у секунду і 2K кожнаму карыстальніку × вопыт XR з дазволам 2K, з затрымкай менш за 20 мс і сярэдняй прапускной здольнасцю сыходнай сувязі больш за 50 Мбіт/с.
Вынікі тэстаў паказваюць, што толькі адзін gnodeb з прапускной здольнасцю сістэмы 100 МГц можа падтрымліваць доступ 5G для шасці карыстальнікаў XR адначасова.З падтрымкай функцый 5G у будучыні больш перспектыўна падтрымліваць адначасовы доступ больш чым 12 карыстальнікаў.
Тэст XR
Яшчэ адзін важны сцэнар прымянення паверхні міліметровых хваль 5G для спажывецкіх карыстальнікаў C-канца - прамая трансляцыя буйнамаштабных спартыўных мерапрыемстваў.
У лютым 2021 года на стадыёне Raymond James Stadium прайшоў фінал сезона па амерыканскім футболе «Супер Боул».
Пры дапамозе Qualcomm Verizon, вядомы амерыканскі аператар, ператварыў стадыён у самы хуткі інтэрнэт-стадыён у свеце з выкарыстаннем тэхналогіі 5G міліметровых хваль.
Падчас конкурсу сетка 5G міліметровага дыяпазону перанесла больш за 4,5 ТБ агульнага трафіку.У некаторых сцэнарыях пікавая хуткасць дасягала 3 Гбіт/с, прыкладна ў 20 разоў больш, чым у 4G LTE.
З пункту гледжання хуткасці ўзыходзячай сувязі, гэты суперкубак з'яўляецца першай у свеце важнай падзеяй з выкарыстаннем перадачы міліметровых хваль 5G.Структура кадра міліметровай хвалі з'яўляецца гнуткай, і суадносіны кадраў уверх і ўніз можна рэгуляваць для дасягнення больш высокай прапускной здольнасці ўверх.
Згодна з палявымі дадзенымі, нават у гадзіны пік міліметровыя хвалі 5G больш чым на 50% хутчэй, чым 4G LTE.З дапамогай моцнай магчымасці ўзыходзячай сувязі заўзятары могуць загружаць фатаграфіі і відэа, каб падзяліцца цудоўнымі момантамі гульні.
Verizon таксама стварыла дадатак для падтрымкі фанатаў адначасовага прагляду жывых гульняў у 7-канальнай HD-трансляцыі, і 7 камер паказваюць гульні з розных ракурсаў.
У 2022 годзе ў Пекіне адкрыюцца 24-я зімовыя Алімпійскія гульні.У гэты час будзе не толькі попыт на доступ і трафік, выкліканы мабільнымі тэлефонамі аўдыторыі, але і попыт на зваротныя даныя, выкліканыя вяшчаннем СМІ.У прыватнасці, шматканальны відэасігнал 4K HD і панарамны відэасігнал камеры (які выкарыстоўваецца для прагляду VR) ствараюць сур'ёзную праблему для прапускной здольнасці ўзыходзячай сувязі сеткі мабільнай сувязі.
У адказ на гэтыя выклікі China Unicom плануе актыўна рэагаваць тэхналогіяй міліметровых хваль 5G.
У маі гэтага года ZTE, China Unicom і Qualcomm правялі тэст.Выкарыстоўваючы міліметровую хвалю 5G + вялікую кадравую структуру ўзыходзячай сувязі, відэакантэнт 8K, сабраны ў рэжыме рэальнага часу, можна стабільна перадаваць назад і, нарэшце, паспяхова прымаць і прайграваць на прыёмным канцы.
Давайце паглядзім на сцэнар прымянення ў вертыкальнай галіны.
5G міліметровай хвалі мае больш шырокія перспектывы прымянення ў tob.
Перш за ўсё, VR / AR, згаданыя вышэй, таксама могуць быць выкарыстаны ў індустрыі tob.
Напрыклад, інжынеры могуць праводзіць дыстанцыйны агляд абсталявання ў розных месцах праз AR, забяспечваць дыстанцыйнае кіраўніцтва інжынерам у розных месцах і праводзіць дыстанцыйную прыёмку тавараў у розных месцах.У перыяд эпідэміі гэтыя прыкладанні могуць дапамагчы прадпрыемствам вырашыць практычныя задачы і значна знізіць выдаткі.
Паглядзіце заяўку на вяртанне відэа.Цяпер многія фабрычныя вытворчыя лініі ўсталявалі вялікую колькасць камер, у тым ліку некаторыя камеры высокай выразнасці для праверкі якасці.Гэтыя камеры робяць вялікую колькасць здымкаў прадукту высокай выразнасці для аналізу дэфектаў.
Напрыклад, COMAC такім чынам праводзіць аналіз металічных расколін на паяных злучэннях і паверхнях з напыленнем.Пасля таго, як фатаграфіі будуць зроблены, іх трэба загрузіць у воблака або на краявую вылічальную платформу MEC з хуткасцю ўзыходзячай сувязі 700-800 Мбіт/с.Ён прымае вялікую кадравую структуру міліметровых хваль 5G, з якой можна лёгка апрацоўваць.
Яшчэ адна сцэна, цесна звязаная з тэхналогіяй міліметровых хваль 5G, - беспілотны аўтамабіль AGV.
Міліметровая хваля 5G падтрымлівае працу AGV
AGV - гэта фактычна мініяцюрная сцэна беспілотнага кіравання.Да пазіцыянавання, навігацыі, планавання і пазбягання перашкод AGV прад'яўляюцца высокія патрабаванні да затрымкі і надзейнасці сеткі, а таксама высокія патрабаванні да магчымасці дакладнага пазіцыянавання.Вялікая колькасць абнаўленняў карт AGV у рэжыме рэальнага часу таксама вылучае патрабаванні да прапускной здольнасці сеткі.
Міліметровая хваля 5G можа цалкам адпавядаць вышэйпералічаным патрабаванням сцэнарыяў прымянення AGV.
У студзені 2020 года Ericsson і Audi паспяхова пратэставалі функцыю 5G urllc і практычнае прымяненне прамысловай аўтаматызацыі на аснове 5G міліметровых хваль у завадской лабараторыі ў горадзе Кіста, Швецыя.
Сярод іх яны сумесна пабудавалі робат, які злучаны міліметровымі хвалямі 5G.
Як паказана на малюнку вышэй, калі рука робата кіруе рулём, лазерная заслона можа абараніць бок адчынення робата.Калі работнікі завода дасягнуты, на аснове высокай надзейнасці 5G urllc, робат неадкладна спыніць працу, каб пазбегнуць траўмаў рабочых.
Такі імгненны адказ для забеспячэння надзейнасці немагчымы ў традыцыйных Wi-Fi або 4G.
Прыведзены вышэй прыклад з'яўляецца толькі часткай сцэнарыя прымянення 5G міліметровых хваль.У дадатак да прамысловага Інтэрнэту, міліметровыя хвалі 5G моцныя ў дыстанцыйнай хірургіі ў разумнай медыцыне і без кіроўцы ў Інтэрнэце транспартных сродкаў.
Як перадавая тэхналогія са шматлікімі перавагамі, такімі як высокая хуткасць, вялікая ёмістасць, нізкая затрымка, высокая надзейнасць і высокая дакладнасць пазіцыянавання, міліметровыя хвалі 5G прыцягнулі вялікую ўвагу з усіх слаёў грамадства.
Заключэнне
21 стагоддзе - гэта стагоддзе дадзеных.
Велізарная камерцыйная каштоўнасць дадзеных была прызнана ва ўсім свеце.У наш час амаль усе галіны шукаюць сувязь паміж сабой і дадзенымі і ўдзельнічаюць у здабычы значэння даных.
Тэхналогіі падлучэння, прадстаўленыя 5Gі вылічальныя тэхналогіі, прадстаўленыя воблачнымі вылічэннямі, вялікімі дадзенымі і штучным інтэлектам, з'яўляюцца незаменнымі інструментамі для здабычы каштоўнасці дадзеных.
Поўнае выкарыстанне 5G, асабліва ў міліметровым дыяпазоне хваль, раўназначна авалоданню «залатым ключыкам» лічбавай трансфармацыі, які можа не толькі рэалізаваць інавацыйны скачок прадукцыйнасці, але і быць непераможным у жорсткай канкурэнцыі ў будучыні.
Адным словам, тэхналогіі і індустрыя 5Gміліметровай хвалі цалкам выспелі.З ужываннем5Gпрамысловасць паступова ўваходзіць у глыбакаводную зону, мы павінны актывізаваць унутраную камерцыйную пасадку5Gміліметровай хвалі і рэалізаваць скаардынаванае развіццё суб-6 і міліметровай хвалі.
Час публікацыі: 14 снежня 2021 г
