Leta 2021 sta izgradnja in razvoj globalnega omrežja 5G dosegla velike dosežke.Po podatkih, ki jih je GSA objavila avgusta, je več kot 175 operaterjev v več kot 70 državah in regijah uvedlo komercialne storitve 5G.V 5G vlaga 285 operaterjev.Hitrost gradnje 5G na Kitajskem je v ospredju na svetu.Število baznih postaj 5G na Kitajskem je preseglo milijon in doseglo osupljivih 1159 000, kar predstavlja več kot 70 % sveta.Z drugimi besedami, na vsake tri bazne postaje 5G na svetu sta dve na Kitajskem.
bazna postaja 5G
Nenehno izboljševanje omrežne infrastrukture 5G je pospešilo pristanek 5G na potrošniškem in industrijskem internetu.Zlasti v vertikalni industriji je na Kitajskem več kot 10.000 primerov aplikacij 5G, ki pokrivajo številna področja, kot so industrijska proizvodnja, energija in elektrika, pristanišča, rudniki, logistika in transport.
Nobenega dvoma ni, da je 5G postal ostro orožje za digitalno transformacijo domačih podjetij in motor za kakovosten razvoj digitalnega gospodarstva v celotni družbi.
Medtem ko so aplikacije 5G pospešene, bomo ugotovili, da je obstoječa tehnologija 5G začela kazati stanje "nekompetentnosti" v nekaterih posebnih scenarijih aplikacij v industriji.Kar zadeva hitrost, zmogljivost, zakasnitev in zanesljivost, ne more izpolniti 100 % zahtev scenarija.
Zakaj?Je 5G, ki ga ljudje zelo pričakujejo, še vedno težko predstavljati veliko odgovornost?
Seveda ne.Glavni razlog, zakaj je 5G "neustrezen", je, da uporabljamo samo "polovico 5G".
Verjamem, da veliko ljudi ve, da čeprav je standard 5G edini, obstajata dva frekvenčna pasova.Eden se imenuje pas pod 6 GHz, frekvenčno območje pa je pod 6 GHz (natančno pod 7,125 GHz).Drugi se imenuje pas milimetrskih valov, frekvenčno območje pa je nad 24 GHz.
Primerjava razponov dveh frekvenčnih pasov
Trenutno je na Kitajskem komercialno na voljo samo 5G pasu pod 6 GHz, komercialnega pasu milimetrskega valovanja pa ni.Zato vsa energija 5G ni bila popolnoma sproščena.
Tehnične prednosti milimetrskega vala
Čeprav sta 5G v pasu pod 6 GHz in 5G v pasu milimetrskih valov 5G, obstajajo velike razlike v značilnostih delovanja.
Glede na znanje v srednješolskih učbenikih za fiziko, višja kot je frekvenca brezžičnega elektromagnetnega valovanja, krajša je valovna dolžina in slabša je uklonska sposobnost.Poleg tega višja kot je frekvenca, večja je izguba preboja.Zato je pokritost 5G pasu milimetrskih valov očitno šibkejša od prve.To je glavni razlog, zakaj na Kitajskem prvič ni komercialnega milimetrskega vala, in to je tudi razlog, zakaj ljudje dvomijo o milimetrskem valu.
Pravzaprav globoko zakoreninjena logika in resnica tega problema nista povsem enaki, kot si vsi predstavljajo.Z drugimi besedami, dejansko imamo nekaj napačnih predsodkov o milimetrskih valovih.
Prvič, z vidika tehnologije moramo imeti soglasje, to je pod predpostavko, da v obstoječi osnovni komunikacijski teoriji ni nobene revolucionarne spremembe, če želimo nadalje bistveno izboljšati hitrost omrežja in pasovno širino, lahko le vprašanje na spektru.
Iskanje bogatejših virov spektra iz višjih frekvenčnih pasov je neizogibna izbira za razvoj mobilne komunikacijske tehnologije.To velja za milimetrske valove zdaj in teraherce, ki se lahko uporabljajo za 6G v prihodnosti.
Shematski diagram spektra milimetrskih valov
Trenutno ima pas pod 6 GHz največjo pasovno širino 100 MHz (celo 10 MHz ali 20 MHz ponekod v tujini).Pretežko je doseči hitrost 5 Gbps ali celo 10 Gbps.
Pas milimetrskega valovanja 5G doseže 200 mhz-800 mhz, zaradi česar je veliko lažje doseči zgornje cilje.
Nedolgo nazaj, avgusta 2021, je Qualcomm združil roke z ZTE, da bi prvič na Kitajskem uresničil dvojno povezavo 5G SA (nr-dc).Na podlagi nosilnega kanala 200 MHz v milimetrskem pasu 26 GHz in pasovne širine 100 MHz v pasu 3,5 GHz je Qualcomm skupaj dosegel najvišjo hitrost povezave navzdol za enega uporabnika več kot 2,43 gbps.
Podjetji uporabljata tudi tehnologijo združevanja nosilcev za doseganje najvišje hitrosti povezave navzdol za enega uporabnika več kot 5 Gb/s na podlagi štirih nosilnih kanalov 200 MHz v pasu milimetrskih valov 26 GHz.
Junija letos je Qualcomm na razstavi MWC v Barceloni dosegel najvišjo hitrost do 10,5 Gbps z uporabo Xiaolong X65, 8-kanalne agregacije, ki temelji na n261 milimetrskem valovnem pasu (pasovna širina enega nosilca 100 MHz) in 100 MHz pasovne širine v pasu n77.To je najhitrejša hitrost mobilne komunikacije v panogi.
Ta učinek lahko doseže pasovna širina enega nosilca 100MHz in 200MHz.V prihodnosti bo na podlagi enega nosilca 400MHz in 800MHz nedvomno dosegel hitrost, ki bo daleč presegla 10Gbps!
Poleg znatnega povečanja hitrosti je še ena prednost milimetrskega vala manjša zakasnitev.
Zaradi razmika med nosilci je lahko zakasnitev milimetrskega vala 5G ena četrtina zakasnitve pod 6 GHz.Glede na testno preverjanje,
zakasnitev zračnega vmesnika 5G milimetrskega vala je lahko 1 ms, povratna zakasnitev pa 4 ms, kar je odlično.
Tretja prednost milimetrskega valovanja je njegova majhnost.
Valovna dolžina milimetrskega vala je zelo kratka, zato je njegova antena zelo kratka.Na ta način se lahko prostornina opreme z milimetrskimi valovi dodatno zmanjša in ima višjo stopnjo integracije.Težave proizvajalcev pri oblikovanju izdelkov so zmanjšane, kar je ugodno za spodbujanje miniaturizacije baznih postaj in terminalov.
Antena z milimetrskimi valovi (rumeni delci so antenski oscilatorji)
Gostejši veliki antenski nizi in več antenskih oscilatorjev so prav tako zelo koristni za uporabo oblikovanja snopa.Žarek antene milimetrskega vala lahko predvaja dlje in ima močnejšo sposobnost proti motnjam, kar prispeva k nadomestitvi pomanjkljivosti pokritosti.
Več kot je oscilatorjev, ožji je žarek in daljša je razdalja
Četrta prednost milimetrskega vala je njegova zmožnost visoko natančnega pozicioniranja.
Sposobnost pozicioniranja brezžičnega sistema je tesno povezana z njegovo valovno dolžino.Krajša kot je valovna dolžina, večja je natančnost pozicioniranja.
Pozicioniranje milimetrskih valov je lahko natančno do centimetrske ravni ali celo nižje.Zato veliko avtomobilov zdaj uporablja radar z milimetrskimi valovi.
Ko smo povedali prednosti milimetrskega vala, se vrnimo nazaj in spregovorimo o pomanjkljivostih milimetrskega vala.
Vsaka (komunikacijska) tehnologija ima svoje prednosti in slabosti.Pomanjkljivost milimetrskega vala je, da ima šibko penetracijo in kratko pokritost.
Prej smo omenili, da lahko milimetrski val poveča razdaljo pokritosti z izboljšavo oblikovanja snopa.Z drugimi besedami, energija velikega števila anten je koncentrirana v določeni smeri, da se poveča signal v določeni smeri.
Zdaj milimetrski val uporablja usmerjene antenske nize z visokim ojačenjem, da se spopade z izzivom mobilnosti s tehnologijo več žarkov.Glede na praktične rezultate lahko analogno oblikovanje snopa, ki podpira ozek snop, učinkovito premaga znatno izgubo poti v frekvenčnem pasu nad 24 GHz.
Usmerjeni antenski niz z visokim ojačanjem
Poleg oblikovanja žarka lahko večžarek milimetrskega vala tudi bolje realizira preklapljanje žarka, vodenje žarka in sledenje žarka.
Preklapljanje žarkov pomeni, da lahko terminal izbere ustreznejše kandidatne žarke za razumno preklapljanje v nenehno spreminjajočem se okolju, da doseže boljši učinek signala.
Vodenje žarka pomeni, da lahko terminal spremeni smer žarka navzgor, da se ujema s smerjo vpadnega žarka iz gnodeba.
Sledenje žarkom pomeni, da lahko terminal loči različne žarke od gnodeba.Žarek se lahko premika s premikanjem terminala, da se doseže močno ojačenje antene.
Zmogljivost upravljanja snopa z izboljšanim milimetrskim valom lahko učinkovito izboljša zanesljivost signala in doseže močnejše ojačanje signala.
Milimetrski val lahko sprejme tudi raznolikost poti za reševanje problema blokiranja prek vertikalne raznolikosti in horizontalne raznolikosti.
Prikaz učinka simulacije raznolikosti poti
Na strani terminala lahko raznovrstnost terminalske antene tudi izboljša zanesljivost signala, ublaži problem blokiranja rok in zmanjša vpliv, ki ga povzroči naključna orientacija uporabnika.
Prikaz simulacijskega učinka terminalske raznolikosti
Če povzamemo, s poglobljeno študijo tehnologije odboja milimetrskih valov in raznolikostjo poti je bila pokritost milimetrskih valov močno izboljšana in prenos brez vidnega polja (NLOS) je bil realiziran z naprednejšo tehnologijo več žarkov.Kar zadeva tehnologijo, je milimetrski val rešil prejšnje ozko grlo in postal vse bolj zrel, kar lahko v celoti zadovolji komercialno povpraševanje.
Kar zadeva industrijsko verigo, 5Gmilimetrski val je tudi veliko bolj zrel, kot si mislite.
Prejšnji mesec je Fuchang Li, direktor raziskovalnega centra za brezžično tehnologijo raziskovalnega inštituta China Unicom, jasno povedal, da je "trenutno zmogljivost verige industrije milimetrskih valov postala zrela."
Na razstavi MWC v Šanghaju v začetku leta so domači operaterji tudi povedali: "s podporo spektra, standardov in industrije je milimetrski val dosegel pozitiven napredek pri komercializaciji. Do leta 2022 bo 5Gmilimetrski val bo imel velike komercialne zmogljivosti."
Vložena prijava milimetrskega vala
Ko smo končali s tehničnimi prednostmi milimetrskega vala, si oglejmo njegove posebne scenarije uporabe.
Kot vsi vemo, je pri uporabi tehnologije najpomembnejše "razviti prednosti in se izogniti slabostim".Z drugimi besedami, v scenariju je treba uporabiti tehnologijo, ki lahko v celoti izkoristi njene prednosti.
Prednosti 5G milimetrskega valovanja so hitrost, zmogljivost in časovni zamik.Zato je najprimernejši za letališča, postaje, gledališča, telovadnice in druge gosto poseljene kraje ter vertikalne industrijske prizore, ki so zelo občutljivi na časovni zamik, kot so industrijska proizvodnja, daljinsko upravljanje, internet vozil in tako naprej.
Kar zadeva specifična področja uporabe, so navidezna resničnost, hitri dostop, industrijska avtomatizacija, zdravstvo, inteligentni transport itd. vse kraji, kjer je mogoče uporabiti milimetrske valove 5G.
Za porabo interneta.
Pri običajnih posameznih uporabnikih največja zahteva po pasovni širini izvira iz videa, največja zahteva po zakasnitvi pa prihaja iz iger.Tehnologija VR/AR (navidezna resničnost/razširjena resničnost) ima dvojne zahteve glede pasovne širine in zakasnitve.
Tehnologija VR/AR se hitro razvija, vključno z nedavno zelo vročim metavesoljem, ki je prav tako tesno povezano z njima.
Za popolno poglobljeno izkušnjo in popolno odpravo vrtoglavice mora biti video ločljivost VR nad 8K (tudi 16K in 32K), zakasnitev pa mora biti znotraj 7ms.Nobenega dvoma ni, da je 5G milimetrski val najprimernejša tehnologija brezžičnega prenosa.
Qualcomm in Ericsson sta izvedla XR test na podlagi 5G milimetrskega vala, ki vsakemu uporabniku prinaša 90 sličic na sekundo in 2K x XR izkušnjo z ločljivostjo 2K, z zakasnitvijo manj kot 20 ms in povprečno prepustnostjo navzdol več kot 50 Mbps.
Rezultati testa kažejo, da lahko samo en gnodeb s sistemsko pasovno širino 100 MHz podpira dostop 5G šestih uporabnikov XR hkrati.S podporo funkcij 5G v prihodnosti je bolj obetavna podpora za hkratni dostop več kot 12 uporabnikov.
XR test
Drug pomemben scenarij uporabe površine milimetrskih valov 5G za potrošnike na koncu C je prenos velikih športnih dogodkov v živo.
Februarja 2021 je na stadionu Raymond James potekalo finale sezone ameriškega nogometa »super bowl«.
S pomočjo Qualcomma je Verizon, znani ameriški operater, zgradil stadion v najhitrejši internetni stadion na svetu z uporabo tehnologije 5G milimetrskih valov.
Med tekmovanjem je omrežje 5G z milimetrskimi valovi preneslo več kot 4,5 tb skupnega prometa.V nekaterih scenarijih je bila najvišja hitrost kar 3 gbps, kar je približno 20-krat več kot pri 4G LTE.
Kar zadeva hitrost povezave navzgor, je ta super bowl prvi pomemben dogodek na svetu, ki uporablja prenos 5G milimetrskih valov navzgor.Struktura okvirja milimetrskega vala je prilagodljiva, razmerje okvirja navzgornje in navzdolnje povezave pa je mogoče prilagoditi za doseganje večje pasovne širine navzgornje povezave.
Po podatkih s terena je tudi v konicah 5G milimetrski val več kot 50 % hitrejši od 4G LTE.S pomočjo močne zmožnosti povezave navzgor lahko oboževalci naložijo fotografije in videoposnetke, da delijo čudovite trenutke igre.
Verizon je ustvaril tudi aplikacijo za podporo oboževalcem pri hkratnem gledanju 7-kanalnih pretočnih HD iger v živo, 7 kamer pa prikazuje igre iz različnih zornih kotov.
Leta 2022 se bodo v Pekingu odprle 24. zimske olimpijske igre.Takrat ne bo le povpraševanje po dostopu in prometu, ki ga prinašajo mobilni telefoni občinstva, ampak tudi povpraševanje po povratnih podatkih, ki ga prinaša medijsko oddajanje.Zlasti večkanalni video signal 4K HD in video signal panoramske kamere (ki se uporablja za ogled VR) predstavljata resen izziv za pasovno širino navzgornje povezave mobilnega komunikacijskega omrežja.
Kot odgovor na te izzive se namerava China Unicom aktivno odzvati s tehnologijo milimetrskih valov 5G.
Maja letos so ZTE, China Unicom in Qualcomm izvedli test.Z uporabo 5G milimetrskega vala + velike strukture okvirja navzgornje povezave je mogoče video vsebino 8K, zbrano v realnem času, stabilno prenašati nazaj in na koncu uspešno sprejeti in predvajati na sprejemnem koncu.
Oglejmo si scenarij uporabe v vertikalni industriji.
5G milimetrski val ima širšo možnost uporabe v tob.
Prvič, zgoraj omenjeni VR / AR se lahko uporablja tudi v tob industriji.
Na primer, inženirji lahko na daljavo izvajajo inšpekcijo opreme na različnih mestih prek AR, zagotavljajo daljinsko vodenje inženirjem na različnih mestih in izvajajo oddaljeni sprejem blaga na različnih mestih.V obdobju epidemije lahko te aplikacije pomagajo podjetjem pri reševanju praktičnih problemov in močno zmanjšajo stroške.
Oglejte si vlogo za vračilo videa.Zdaj so številne tovarniške proizvodne linije namestile veliko število kamer, vključno z nekaterimi kamerami visoke ločljivosti za pregled kakovosti.Te kamere posnamejo veliko število slik izdelkov visoke ločljivosti za analizo napak.
Na primer, COMAC na ta način izvaja analizo kovinskih razpok na spajkanih spojih izdelkov in poškropljenih površinah.Ko so fotografije posnete, jih je treba naložiti v oblak ali robno računalniško platformo MEC s hitrostjo navzgornje povezave 700–800 Mb/s.Sprejema strukturo okvirja velike navzgornje povezave 5G milimetrskega vala, s katero je mogoče enostavno ravnati.
Druga scena, ki je tesno povezana s tehnologijo milimetrskih valov 5G, je vozilo brez posadke AGV.
5G milimetrski val podpira delovanje AGV
AGV je pravzaprav miniaturizirana scena vožnje brez posadke.Pozicioniranje, navigacija, razporejanje in izogibanje oviram AGV imajo visoke zahteve za omrežno zakasnitev in zanesljivost, pa tudi visoke zahteve za natančno zmožnost določanja položaja.Veliko število posodobitev zemljevidov v realnem času za AGV prav tako postavlja zahteve glede pasovne širine omrežja.
5G milimetrski val lahko v celoti izpolnjuje zgornje zahteve scenarijev uporabe AGV.
Januarja 2020 sta Ericsson in Audi v tovarniškem laboratoriju v Kisti na Švedskem uspešno preizkusila funkcijo 5G urllc in praktično aplikacijo industrijske avtomatizacije, ki temelji na 5G milimetrskih valovih.
Med njimi so skupaj zgradili robotsko enoto, ki jo povezuje 5G milimetrski val.
Kot je prikazano na zgornji sliki, ko robotova roka upravlja volan, lahko laserska zavesa zaščiti stran za odpiranje robotske enote.Če tovarniški delavci sežejo noter, bo na podlagi visoke zanesljivosti 5G urllc robot takoj prenehal delovati, da prepreči poškodbe delavcev.
Ta takojšen odziv za zagotavljanje zanesljivosti je nemogoč v tradicionalnih Wi-Fi ali 4G.
Zgornji primer je le del scenarija uporabe 5G milimetrskega valovanja.Poleg industrijskega interneta je 5G milimetrski val močan v oddaljeni kirurgiji v pametni medicini in brez voznika v internetu vozil.
Kot napredna tehnologija s številnimi prednostmi, kot so visoka hitrost, velika zmogljivost, nizka časovna zakasnitev, visoka zanesljivost in visoka natančnost pozicioniranja, je 5G milimetrski val pritegnil veliko pozornost vseh družbenih slojev.
Zaključek
21. stoletje je stoletje podatkov.
Veliko komercialno vrednost, ki jo vsebujejo podatki, je priznal svet.Dandanes skoraj vse industrije iščejo odnos med seboj in podatki ter sodelujejo pri rudarjenju vrednosti podatkov.
Tehnologije povezljivosti, ki jih predstavlja 5Gin računalniške tehnologije, ki jih predstavljajo računalništvo v oblaku, veliki podatki in umetna inteligenca, so nepogrešljiva orodja za rudarjenje vrednosti podatkov.
Polna uporaba 5G, zlasti v milimetrskem valovnem pasu, je enaka obvladovanju "zlatega ključa" digitalne transformacije, ki lahko ne le uresniči inovacijski preskok produktivnosti, ampak je tudi nepremagljiv v ostri konkurenci v prihodnosti.
Z eno besedo, tehnologija in industrija 5Gmilimetrski valovi so popolnoma dozoreli.Z aplikacijo za5Gindustrija postopoma vstopa v globokomorsko območje, bi morali pospešiti domače komercialno pristajanje5Gmilimetrskega vala in uresničiti usklajen razvoj sub-6 in milimetrskega vala.
Čas objave: 14. december 2021
