V roce 2021 dosáhla výstavba a rozvoj globální sítě 5G velkých úspěchů.Podle údajů zveřejněných GSA v srpnu spustilo komerční služby 5G více než 175 operátorů ve více než 70 zemích a regionech.Do 5G investuje 285 operátorů.Tempo výstavby 5G v Číně je v popředí světa.Počet základnových stanic 5G v Číně přesáhl jeden milion a dosáhl ohromujících 1159 000, což představuje více než 70 % světa.Jinými slovy, na každé tři základnové stanice 5G na světě se dvě nacházejí v Číně.
5G základnová stanice
Neustálé zlepšování infrastruktury sítě 5G urychlilo nástup 5G na spotřebitelský internet a průmyslový internet.Zejména ve vertikálním průmyslu existuje v Číně více než 10 000 případů aplikací 5G, které pokrývají mnoho oblastí, jako je průmyslová výroba, energetika a energetika, přístavy, doly, logistika a doprava.
Není pochyb o tom, že 5G se stalo ostrou zbraní digitální transformace tuzemských podniků a motorem kvalitního rozvoje digitální ekonomiky v celé společnosti.
Zatímco se však aplikace 5G zrychlují, zjistíme, že stávající technologie 5G začala u některých speciálních scénářů průmyslových aplikací vykazovat stav „nekompetence“.Pokud jde o rychlost, kapacitu, zpoždění a spolehlivost, nemůže splnit 100 % požadavků scénáře.
Proč?Je 5G, které je lidmi velmi očekávané, stále těžké být velkou odpovědností?
Samozřejmě že ne.Hlavním důvodem, proč je 5G „neadekvátní“, je to, že používáme pouze „poloviční 5G“.
Věřím, že mnoho lidí ví, že ačkoliv je standard 5G jediný, existují dvě frekvenční pásma.Jedno se nazývá pásmo pod 6 GHz a frekvenční rozsah je pod 6 GHz (přesně pod 7,125 GHz).Druhé se nazývá pásmo milimetrových vln a frekvenční rozsah je nad 24 GHz.
Porovnání rozsahu dvou frekvenčních pásem
V současné době je v Číně komerčně dostupné pouze 5G v pásmu pod 6 GHz a neexistuje žádné 5G komerčního pásma milimetrových vln.Veškerá energie 5G proto nebyla zcela uvolněna.
Technické výhody milimetrové vlny
Přestože 5G v pásmu pod 6 GHz a 5G v pásmu milimetrových vln jsou 5G, existují velké rozdíly ve výkonnostních charakteristikách.
Podle poznatků ze středoškolských učebnic fyziky platí, že čím vyšší frekvence bezdrátového elektromagnetického vlnění, tím kratší vlnová délka a horší difrakční schopnost.Navíc, čím vyšší je frekvence, tím větší je penetrační ztráta.Proto je pokrytí pásma milimetrových vln 5G zjevně slabší než první.To je hlavní důvod, proč v Číně poprvé neexistuje komerční milimetrová vlna, a je to také důvod, proč lidé milimetrovou vlnu zpochybňují.
Ve skutečnosti hluboce zakořeněná logika a pravda tohoto problému nejsou úplně stejné jako představy každého.Jinými slovy, ve skutečnosti máme o milimetrových vlnách nějaké mylné předsudky.
Za prvé, z hlediska technologie musíme mít konsenzus, tedy za předpokladu žádné revoluční změny stávající základní komunikační teorie, pokud chceme dále výrazně zlepšit rychlost sítě a šířku pásma, můžeme pouze problém ve spektru.
Hledání bohatších zdrojů spektra z vyšších frekvenčních pásem je nevyhnutelnou volbou pro vývoj technologie mobilní komunikace.To platí pro milimetrové vlny nyní a terahertz, které mohou být v budoucnu použity pro 6G.
Schematický diagram spektra milimetrových vln
V současné době má pásmo pod 6 GHz maximální šířku pásma 100 MHz (v některých místech v zahraničí dokonce 10 MHz nebo 20 MHz).Je příliš obtížné dosáhnout rychlosti 5 Gbps nebo dokonce 10 Gbps.
Pásmo 5G milimetrových vln dosahuje 200mhz-800mhz, což výrazně usnadňuje dosažení výše uvedených cílů.
Není to tak dávno, v srpnu 2021, Qualcomm spojil ruce se ZTE, aby v Číně poprvé realizoval duální připojení 5G SA (nr-dc).Na základě nosného kanálu 200 MHz v pásmu milimetrových vln 26 GHz a šířky pásma 100 MHz v pásmu 3,5 GHz spolupracoval Qualcomm na dosažení špičkové rychlosti stahování pro jednoho uživatele více než 2,43 gb/s.
Obě společnosti také využívají technologii agregace nosných k dosažení špičkové rychlosti stahování pro jednoho uživatele více než 5 Gb/s na základě čtyř nosných kanálů 200 MHz v pásmu milimetrových vln 26 GHz.
V červnu tohoto roku na výstavě MWC v Barceloně Qualcomm dosáhl špičkové rychlosti až 10,5 Gb/s pomocí Xiaolong X65, 8-kanálové agregace založené na pásmu milimetrových vln n261 (šířka pásma jedné nosné 100 MHz) a šířce pásma 100 MHz v n77.Jedná se o nejrychlejší rychlost mobilní komunikace v tomto odvětví.
Tohoto efektu lze dosáhnout pomocí šířky pásma jedné nosné 100 MHz a 200 MHz.V budoucnu, na základě jedné nosné 400MHz a 800MHz, nepochybně dosáhne rychlosti daleko přesahující 10Gbps!
Kromě výrazného zvýšení rychlosti je další výhodou milimetrové vlny nižší zpoždění.
Kvůli rozestupu subnosných může být zpoždění 5G milimetrové vlny jedna čtvrtina zpoždění sub-6ghz.Podle zkušebního ověření,
zpoždění vzduchového rozhraní 5G milimetrové vlny může být 1 ms a zpoždění zpáteční cesty může být 4 ms, což je vynikající.
Třetí výhodou milimetrové vlny je její malá velikost.
Vlnová délka milimetrové vlny je velmi krátká, takže její anténa je velmi krátká.Tímto způsobem lze dále snížit objem zařízení s milimetrovou vlnou a má vyšší stupeň integrace.Obtížnost pro výrobce při navrhování produktů je snížena, což přispívá k podpoře miniaturizace základnových stanic a terminálů.
Milimetrová vlnová anténa (žluté částice jsou anténní oscilátory)
Hustší anténní pole ve velkém měřítku a více anténních oscilátorů jsou také velmi prospěšné pro aplikaci tvarování paprsku.Paprsek milimetrové antény může hrát dále a má silnější schopnost rušení, což přispívá k vyrovnání nevýhody pokrytí.
Čím více oscilátorů, tím užší paprsek a delší vzdálenost
Čtvrtou výhodou milimetrové vlny je její vysoce přesná polohovací schopnost.
Schopnost polohování bezdrátového systému úzce souvisí s jeho vlnovou délkou.Čím kratší je vlnová délka, tím vyšší je přesnost určování polohy.
Polohování milimetrových vln může být přesné na centimetry nebo dokonce nižší.To je důvod, proč mnoho automobilů nyní používá radar s milimetrovými vlnami.
Když už jsme si řekli o výhodách milimetrových vln, vraťme se a promluvme si o nevýhodách milimetrových vln.
Jakákoli (komunikační) technologie má své výhody a nevýhody.Nevýhodou milimetrové vlny je, že má slabou penetraci a krátké pokrytí.
Již dříve jsme zmínili, že milimetrové vlny mohou zvýšit vzdálenost pokrytí vylepšením tvarování paprsku.Jinými slovy, energie velkého počtu antén je soustředěna v určitém směru, aby se zesílil signál v určitém směru.
Nyní používá milimetrová vlna směrovou anténu s vysokým ziskem, aby splnila požadavky na mobilitu prostřednictvím technologie více paprsků.Podle praktických výsledků může analogový paprsek podporující úzký paprsek účinně překonat významnou ztrátu cesty ve frekvenčním pásmu nad 24 GHz.
Pole směrových antén s vysokým ziskem
Kromě tvarování paprsku může multipaprskový paprsek s milimetrovými vlnami také lépe realizovat přepínání paprsku, vedení paprsku a sledování paprsku.
Přepínání paprsků znamená, že terminál může vybrat vhodnější kandidátní paprsky pro rozumné přepínání v neustále se měnícím prostředí pro dosažení lepšího efektu signálu.
Navádění paprsku znamená, že terminál může změnit směr uplinkového paprsku tak, aby odpovídal směru dopadajícího paprsku z gnodebu.
Sledování paprsku znamená, že terminál dokáže rozlišit různé paprsky od gnodebu.Paprsek se může pohybovat s pohybem terminálu, aby se dosáhlo silného zisku antény.
Schopnost vylepšeného řízení paprsku o milimetrové vlny může účinně zlepšit spolehlivost signálu a dosáhnout silnějšího zisku signálu.
Milimetrové vlny mohou také přijmout diverzitu cest k řešení problému blokování prostřednictvím vertikální diverzity a horizontální diverzity.
Demonstrace efektu simulace diverzity cest
Na straně terminálu může diverzita antény terminálu také zlepšit spolehlivost signálu, zmírnit problém s blokováním ruky a snížit dopad způsobený náhodnou orientací uživatele.
Demonstrace simulačního efektu diverzity terminálů
Abychom to shrnuli, s hloubkovou studií technologie odrazu milimetrových vln a diverzity cest se pokrytí milimetrových vln výrazně zlepšilo a přenos bez přímé viditelnosti (NLOS) byl realizován pomocí pokročilejší technologie více paprsků.Z hlediska technologie milimetrová vlna vyřešila předchozí úzké hrdlo a stala se stále vyzrálejší, což může plně uspokojit komerční poptávku.
Pokud jde o průmyslový řetězec, 5Gmilimetrová vlna je také mnohem vyspělejší, než si myslíte.
Minulý měsíc dal Fuchang Li, ředitel výzkumného centra bezdrátových technologií China Unicom Research Institute, jasně najevo, že „v současné době je schopnost průmyslového řetězce s milimetrovými vlnami vyspělá“.
Na výstavě MWC Shanghai na začátku roku domácí operátoři také řekli: "s podporou spektra, standardů a průmyslu dosáhla milimetrová vlna pozitivního komercializačního pokroku. Do roku 2022 bude 5Gmilimetrová vlna bude mít rozsáhlou komerční kapacitu."
Žádost o milimetrovou vlnu podána
Když jsme dokončili technické výhody milimetrové vlny, pojďme se podívat na její konkrétní aplikační scénáře.
Jak všichni víme, nejdůležitější věcí při používání technologie je „rozvíjet silné stránky a vyhýbat se slabým“.Jinými slovy, ve scénáři by měla být použita technologie, která může plně využít své výhody.
Výhody 5G milimetrové vlny jsou rychlost, kapacita a časové zpoždění.Proto je nejvhodnější pro letiště, nádraží, divadla, tělocvičny a další hustě obydlená místa, stejně jako vertikální průmyslové scény, které jsou velmi citlivé na časové zpoždění, jako je průmyslová výroba, dálkové ovládání, internet vozidel a tak dále.
Pokud jde o specifické aplikační oblasti, virtuální realita, vysokorychlostní přístup, průmyslová automatizace, zdravotnictví, inteligentní doprava atd. jsou místa, kde lze použít milimetrovou vlnu 5G.
Pro spotřebu internetu.
Pro běžné individuální uživatele pochází největší požadavek na šířku pásma z videa a největší požadavek na zpoždění pochází z her.Technologie VR / AR (virtuální realita / rozšířená realita) má dvojí požadavky na šířku pásma a zpoždění.
Technologie VR / AR se rychle rozvíjí, včetně nedávno velmi horkého metavesmíru, který s nimi také úzce souvisí.
Chcete-li získat dokonalý pohlcující zážitek a zcela odstranit závratě, musí být rozlišení videa VR vyšší než 8K (dokonce i 16K a 32K) a zpoždění musí být do 7 ms.Není pochyb o tom, že 5G milimetrová vlna je nejvhodnější technologií bezdrátového přenosu.
Qualcomm a Ericsson provedly XR test založený na 5G milimetrové vlně, který každému uživateli přinesl 90 snímků za sekundu a 2K × XR zážitek s rozlišením 2K, se zpožděním menším než 20 ms a průměrnou propustností pro stahování více než 50 Mb/s.
Výsledky testů ukazují, že pouze jeden gnodeb se systémovou šířkou pásma 100 MHz může podporovat 5G přístup šesti uživatelů XR současně.S podporou funkcí 5G v budoucnu je slibnější podpora současného přístupu více než 12 uživatelů.
XR test
Dalším důležitým scénářem aplikace povrchu 5G milimetrových vln pro spotřebitele C-end je živé vysílání velkých sportovních událostí.
V únoru 2021 se na stadionu Raymonda Jamese konalo finále sezóny amerického fotbalu „super bowl“.
S pomocí společnosti Qualcomm vybudoval Verizon, známý americký operátor, stadion pomocí technologie milimetrových vln 5G na nejrychlejší internetový stadion na světě.
Během soutěže přenesla síť milimetrových vln 5G více než 4,5 tb celkového provozu.V některých scénářích byla maximální rychlost až 3 Gbps, což je asi 20krát více než 4G LTE.
Pokud jde o rychlost uplinku, je tato super bowl první důležitou událostí na světě využívající přenos 5G milimetrových vln.Struktura milimetrových vln je flexibilní a poměr snímků pro uplink a downlink lze upravit tak, aby bylo dosaženo vyšší šířky pásma pro uplink.
Podle údajů z terénu je 5G milimetrová vlna i ve špičce o více než 50 % rychlejší než 4G LTE.S pomocí silné schopnosti uplinku mohou fanoušci nahrávat fotografie a videa a sdílet nádherné okamžiky ze hry.
Verizon také vytvořil aplikaci na podporu fanoušků, aby mohli současně sledovat 7kanálové streamované HD živé hry a 7 kamer představuje hry z různých úhlů.
V roce 2022 budou v Pekingu zahájeny 24. zimní olympijské hry.V té době bude existovat nejen poptávka po přístupu a provozu, kterou přinášejí divácké mobilní telefony, ale také poptávka po zpětných datech, kterou přináší mediální vysílání.Zejména vícekanálový videosignál 4K HD a video signál panoramatické kamery (používané pro sledování VR) představují vážnou výzvu pro šířku pásma uplinku mobilní komunikační sítě.
V reakci na tyto výzvy plánuje China Unicom aktivně reagovat pomocí technologie 5G milimetrových vln.
Letos v květnu provedly testy ZTE, China Unicom a Qualcomm.Pomocí 5G milimetrové vlny + velké uplinkové rámové struktury lze 8K video obsah shromážděný v reálném čase stabilně přenášet zpět a nakonec úspěšně přijímat a přehrávat na přijímací straně.
Podívejme se na scénář vertikální průmyslové aplikace.
5G milimetrová vlna má širší uplatnění v tob.
Za prvé, výše zmíněná VR / AR může být také použita v tobovém průmyslu.
Inženýři mohou například provádět vzdálenou kontrolu zařízení na různých místech prostřednictvím AR, poskytovat vzdálené navádění inženýrům na různých místech a provádět dálkové přijímání zboží na různých místech.V období epidemie mohou tyto aplikace pomoci podnikům řešit praktické problémy a výrazně snížit náklady.
Podívejte se na aplikaci pro vrácení videa.Nyní mnoho továrních výrobních linek nainstalovalo velké množství kamer, včetně některých kamer s vysokým rozlišením pro kontrolu kvality.Tyto kamery pořizují velké množství snímků produktů ve vysokém rozlišení pro analýzu defektů.
Například COMAC tímto způsobem provádí analýzu kovových trhlin na pájených spojích a nastříkaných površích.Po pořízení fotografií je třeba je nahrát do cloudu nebo platformy MEC edge computing s rychlostí uplinku 700–800 Mb/s.Přijímá strukturu velkého uplinkového rámu 5G milimetrové vlny, se kterou lze snadno manipulovat.
Další scénou úzce související s technologií 5G milimetrových vln je bezpilotní vozidlo AGV.
5G milimetrová vlna podporuje provoz AGV
AGV je ve skutečnosti miniaturizovaná scéna bezpilotního řízení.Polohování, navigace, plánování a vyhýbání se překážkám společnosti AGV mají vysoké požadavky na zpoždění a spolehlivost sítě, stejně jako vysoké požadavky na schopnost přesné určování polohy.Velké množství aktualizací map AGV v reálném čase také předkládá požadavky na šířku pásma sítě.
5G milimetrová vlna může plně splnit výše uvedené požadavky scénářů aplikací AGV.
V lednu 2020 Ericsson a Audi úspěšně otestovaly funkci 5G urllc a praktickou průmyslovou automatizační aplikaci založenou na 5G milimetrové vlně v tovární laboratoři v Kista ve Švédsku.
Mezi nimi společně postavili robotickou jednotku, která je propojena milimetrovou vlnou 5G.
Jak je znázorněno na obrázku výše, když rameno robota dělá volant, laserová clona může chránit otevírací stranu robotické jednotky.Pokud se pracovníci továrny dostanou dovnitř, na základě vysoké spolehlivosti 5G urllc robot okamžitě přestane pracovat, aby nedošlo ke zranění pracovníků.
Tato okamžitá odezva zajišťující spolehlivost je v tradičních Wi-Fi nebo 4G nemožná.
Výše uvedený příklad je pouze částí scénáře aplikace 5G milimetrové vlny.Kromě průmyslového internetu je milimetrová vlna 5G silná ve vzdálené chirurgii v chytré medicíně a bez řidiče v internetu vozidel.
Jako pokročilá technologie s mnoha výhodami, jako je vysoká rychlost, velká kapacita, nízké časové zpoždění, vysoká spolehlivost a vysoká přesnost polohování, přilákala 5G milimetrová vlna rozsáhlou pozornost ze všech oblastí života.
Závěr
21. století je stoletím dat.
Obrovská komerční hodnota obsažená v datech byla uznána světem.V dnešní době téměř všechna odvětví hledají vztah mezi sebou a daty a podílejí se na těžbě datové hodnoty.
Technologie konektivity reprezentované 5Ga výpočetní technologie reprezentované cloud computingem, velkými daty a umělou inteligencí jsou nepostradatelnými nástroji pro získávání hodnoty dat.
Plné využití 5G, zejména v pásmu milimetrových vln, se rovná zvládnutí „zlatého klíče“ digitální transformace, který může nejen realizovat inovační skok v produktivitě, ale také být v budoucnu neporazitelný v tvrdé konkurenci.
Jedním slovem, technologie a průmysl 5Gmilimetrové vlny plně dozrály.S aplikací5Gprůmysl postupně vstupuje do oblasti hlubokých vod, měli bychom posílit domácí komerční přistání5Gmilimetrové vlny a realizovat koordinovaný vývoj sub-6 a milimetrových vln.
Čas odeslání: 14. prosince 2021
