Noong 2021, ang pagtatayo at pagpapaunlad ng pandaigdigang 5G network ay gumawa ng magagandang tagumpay.Ayon sa data na inilabas ng GSA noong Agosto, mahigit 175 operator sa mahigit 70 bansa at rehiyon ang naglunsad ng 5G commercial services.Mayroong 285 operator na namumuhunan sa 5G.Ang bilis ng konstruksyon ng 5G ng China ay nangunguna sa mundo.Ang bilang ng mga base station ng 5G sa China ay lumampas sa isang milyon, na umabot sa nakakagulat na 1159000, na nagkakahalaga ng higit sa 70% ng mundo.Sa madaling salita, para sa bawat tatlong 5G base station sa mundo, dalawa ang matatagpuan sa China.
5G base station
Ang patuloy na pagpapabuti ng 5G network infrastructure ay nagpabilis sa pag-landing ng 5G sa consumer Internet at pang-industriya na Internet.Lalo na sa vertical na industriya, mayroong higit sa 10000 5G application cases sa China, na sumasaklaw sa maraming larangan tulad ng industriyal na pagmamanupaktura, enerhiya at kapangyarihan, mga daungan, minahan, logistik at transportasyon.
Walang alinlangan na ang 5G ay naging isang matalim na sandata para sa digital na pagbabago ng mga domestic na negosyo at isang makina para sa mataas na kalidad na pag-unlad ng digital na ekonomiya sa buong lipunan.
Gayunpaman, habang pinabilis ang mga aplikasyon ng 5G, malalaman natin na ang umiiral na teknolohiya ng 5G ay nagsimulang magpakita ng estado ng "kawalan ng kakayahan" sa ilang mga espesyal na sitwasyon ng aplikasyon sa industriya.Sa mga tuntunin ng rate, kapasidad, pagkaantala at pagiging maaasahan, hindi nito matutugunan ang 100% ng mga kinakailangan ng senaryo.
Bakit?Ang 5G ba, na lubos na inaasahan ng mga tao, ay mahirap pa ring maging isang malaking responsibilidad?
Syempre hindi.Ang pangunahing dahilan kung bakit "hindi sapat" ang 5G ay dahil "kalahating 5G" lang ang ginagamit namin.
Naniniwala ako na alam ng maraming tao na bagama't ang 5G standard ay isa lamang, mayroong dalawang frequency band.Ang isa ay tinatawag na sub-6 GHz band, at ang frequency range ay mas mababa sa 6GHz (tumpak, mas mababa sa 7.125Ghz).Ang isa pa ay tinatawag na millimeter wave band, at ang frequency range ay higit sa 24GHz.
Paghahambing ng hanay ng dalawang frequency band
Sa kasalukuyan, 5G lang ng sub-6 GHz band ang komersyal na available sa China, at walang 5G na commercial millimeter wave band.Samakatuwid, ang lahat ng enerhiya ng 5G ay hindi pa ganap na nailalabas.
Teknikal na bentahe ng millimeter wave
Bagama't 5G ang 5G sa sub-6 GHz band at 5G sa millimeter wave band, may malaking pagkakaiba sa mga katangian ng pagganap.
Ayon sa kaalaman sa middle school physics textbooks, mas mataas ang frequency ng wireless electromagnetic wave, mas maikli ang wavelength, at mas malala ang diffraction ability.Bukod dito, mas mataas ang dalas, mas malaki ang pagkawala ng pagtagos.Samakatuwid, ang saklaw ng 5G ng millimeter wave band ay malinaw na mas mahina kaysa sa una.Ito ang pangunahing dahilan kung bakit walang commercial millimeter wave sa unang pagkakataon sa China, at ito rin ang dahilan kung bakit kinukuwestiyon ng mga tao ang millimeter wave.
Sa katunayan, ang malalim na lohika at katotohanan ng problemang ito ay hindi lubos na katulad ng imahinasyon ng lahat.Sa madaling salita, mayroon talaga tayong mga maling pagkiling tungkol sa mga millimeter wave.
Una sa lahat, mula sa pananaw ng teknolohiya, dapat tayong magkaroon ng isang pinagkasunduan, iyon ay, sa ilalim ng premise ng walang rebolusyonaryong pagbabago sa umiiral na pangunahing teorya ng komunikasyon, kung nais nating higit na mapabuti ang rate ng network at bandwidth, maaari lamang nating gawin isang isyu sa spectrum.
Ang paghahanap ng mas maraming mapagkukunan ng spectrum mula sa mas matataas na frequency band ay isang hindi maiiwasang pagpipilian para sa pagbuo ng teknolohiya ng mobile na komunikasyon.Totoo ito para sa mga millimeter wave ngayon at terahertz na maaaring gamitin para sa 6G sa hinaharap.
Schematic diagram ng millimeter wave spectrum
Sa kasalukuyan, ang sub-6 GHz band ay may maximum na bandwidth na 100MHz (kahit 10MHz o 20MHz sa ilang lugar sa ibang bansa).Napakahirap makamit ang rate na 5Gbps o kahit 10Gbps.
Ang 5G millimeter wave band ay umaabot sa 200mhz-800mhz, na ginagawang mas madali upang makamit ang mga layunin sa itaas.
Hindi nagtagal, noong Agosto 2021, nakipagtulungan ang Qualcomm sa ZTE upang maisakatuparan ang 5G SA dual connection (nr-dc) sa unang pagkakataon sa China.Batay sa 200MHz carrier channel sa 26ghz millimeter wave band at 100MHz bandwidth sa 3.5GHz band, ang Qualcomm ay nagtulungan upang makamit ang isang user downlink peak rate na higit sa 2.43gbps.
Gumagamit din ang dalawang kumpanya ng teknolohiya ng carrier aggregation para makamit ang isang solong user downlink peak rate na higit sa 5Gbps batay sa apat na 200MHz carrier channel sa 26ghz millimeter wave band.
Noong Hunyo ngayong taon, sa MWC Barcelona exhibition, natanto ng Qualcomm ang peak rate na hanggang 10.5Gbps sa pamamagitan ng paggamit ng Xiaolong X65, 8-Channel aggregation batay sa n261 millimeter wave band (single carrier bandwidth na 100MHz) at 100MHz bandwidth sa n77 band.Ito ang pinakamabilis na cellular communication rate sa industriya.
Ang solong carrier bandwidth na 100MHz at 200MHz ay maaaring makamit ang epektong ito.Sa hinaharap, batay sa nag-iisang carrier na 400MHz at 800MHz, walang alinlangang makakamit nito ang isang rate na lampas sa 10Gbps!
Bilang karagdagan sa makabuluhang pagtaas sa rate, ang isa pang bentahe ng millimeter wave ay mas mababang pagkaantala.
Dahil sa spacing ng subcarrier, ang pagkaantala ng 5G millimeter wave ay maaaring isang quarter ng sub-6ghz.Ayon sa pag-verify ng pagsubok,
ang pagkaantala ng air interface ng 5G millimeter wave ay maaaring 1ms, at ang round-trip na pagkaantala ay maaaring 4ms, na napakahusay.
Ang ikatlong bentahe ng millimeter wave ay ang maliit na sukat nito.
Ang wavelength ng millimeter wave ay napakaikli, kaya ang antenna nito ay napakaikli.Sa ganitong paraan, ang dami ng kagamitan sa alon ng milimetro ay maaaring higit pang mabawasan at magkaroon ng mas mataas na antas ng pagsasama.Ang kahirapan para sa mga tagagawa na magdisenyo ng mga produkto ay nabawasan, na nakakatulong sa pagsulong ng miniaturization ng mga base station at terminal.
Millimeter wave antenna (mga dilaw na particle ay antenna oscillators)
Ang mas maraming siksik na malalaking antenna array at mas maraming antenna oscillator ay lubhang kapaki-pakinabang din sa aplikasyon ng beamforming.Ang beam ng millimeter wave antenna ay maaaring tumugtog nang mas malayo at may mas malakas na kakayahan sa anti-interference, na nakakatulong upang makabawi sa kawalan ng coverage.
Ang mas maraming oscillator, mas makitid ang sinag at mas mahaba ang distansya
Ang pang-apat na bentahe ng millimeter wave ay ang mataas na katumpakan nitong kakayahan sa pagpoposisyon.
Ang kakayahan sa pagpoposisyon ng wireless system ay malapit na nauugnay sa wavelength nito.Kung mas maikli ang wavelength, mas mataas ang katumpakan ng pagpoposisyon.
Ang pagpoposisyon ng alon ng milimetro ay maaaring tumpak sa antas ng sentimetro o mas mababa pa.Ito ang dahilan kung bakit maraming mga kotse ang gumagamit na ngayon ng millimeter wave radar.
Ang pagkakaroon ng sinabi ang mga pakinabang ng millimeter wave, bumalik tayo at pag-usapan ang mga disadvantages ng millimeter wave.
Anumang teknolohiya (Komunikasyon) ay may sariling mga pakinabang at disadvantages.Ang kawalan ng millimeter wave ay mayroon itong mahinang pagtagos at maikling saklaw.
Noong nakaraan, binanggit namin na ang millimeter wave ay maaaring mapahusay ang distansya ng coverage sa pamamagitan ng beamforming enhancement.Sa madaling salita, ang enerhiya ng isang malaking bilang ng mga antenna ay puro sa isang tiyak na direksyon, upang mapahusay ang signal sa isang tiyak na direksyon.
Ngayon ang millimeter wave ay gumagamit ng high gain directional array antenna para matugunan ang mobility challenge sa pamamagitan ng multi beam technology.Ayon sa mga praktikal na resulta, ang analog beamforming na sumusuporta sa makitid na beam ay maaaring epektibong mapagtagumpayan ang makabuluhang pagkawala ng landas sa frequency band sa itaas ng 24GHz.
High gain directional antenna array
Bilang karagdagan sa beamforming, ang millimeter wave multi beam ay maaari ding mas mahusay na mapagtanto ang beam switching, beam guidance at beam tracking.
Ang paglipat ng beam ay nangangahulugan na ang terminal ay maaaring pumili ng mas angkop na mga beam ng kandidato para sa makatwirang paglipat sa isang patuloy na pagbabago ng kapaligiran upang makamit ang mas magandang epekto ng signal.
Ang paggabay sa beam ay nangangahulugan na maaaring baguhin ng terminal ang direksyon ng uplink beam upang tumugma sa direksyon ng beam ng insidente mula sa gnodeb.
Ang pagsubaybay sa beam ay nangangahulugan na ang terminal ay maaaring makilala ang iba't ibang mga beam mula sa gnodeb.Ang sinag ay maaaring gumalaw sa paggalaw ng terminal, upang makamit ang malakas na antenna gain.
Ang kakayahan sa pamamahala ng beam na pinahusay ng milimetro wave ay maaaring epektibong mapabuti ang pagiging maaasahan ng signal at makamit ang mas malakas na pagtaas ng signal.
Ang Millimeter wave ay maaari ding magpatibay ng path diversity upang harapin ang blocking problem sa pamamagitan ng vertical diversity at horizontal diversity.
Pagpapakita ng epekto ng simulation ng pagkakaiba-iba ng landas
Sa gilid ng terminal, ang pagkakaiba-iba ng terminal antenna ay maaari ding mapabuti ang pagiging maaasahan ng signal, maibsan ang problema sa pagharang ng kamay, at bawasan ang epekto na dulot ng random na oryentasyon ng user.
Pagpapakita ng epekto ng simulation ng pagkakaiba-iba ng terminal
Kung susumahin, sa malalim na pag-aaral ng teknolohiya ng pagmumuni-muni ng millimeter wave at pagkakaiba-iba ng landas, ang saklaw ng millimeter wave ay lubos na napabuti at ang non line of sight (NLOS) na transmisyon ay naisakatuparan sa pamamagitan ng mas advanced na multi beam na teknolohiya.Sa mga tuntunin ng teknolohiya, nalutas ng millimeter wave ang nakaraang bottleneck at naging mas mature, na maaaring ganap na matugunan ang komersyal na pangangailangan.
Sa mga tuntunin ng pang-industriyang chain, 5GAng millimeter wave ay mas mature din kaysa sa iyong iniisip.
Noong nakaraang buwan, nilinaw ni Fuchang Li, direktor ng wireless technology research center ng China Unicom Research Institute, na "sa kasalukuyan, ang millimeter wave industry chain capability ay naging mature."
Sa eksibisyon ng MWC Shanghai sa simula ng taon, sinabi rin ng mga domestic operator: "sa suporta ng spectrum, mga pamantayan at industriya, ang millimeter wave ay gumawa ng positibong pag-unlad ng komersyalisasyon. Sa pamamagitan ng 2022, 5GAng millimeter wave ay magkakaroon ng malakihang komersyal na kapasidad."
Nai-file ang aplikasyon ng millimeter wave
Nang matapos ang mga teknikal na bentahe ng millimeter wave, tingnan natin ang mga partikular na sitwasyon ng aplikasyon nito.
Tulad ng alam nating lahat, ang pinakamahalagang bagay sa paggamit ng teknolohiya ay ang "bumuo ng mga lakas at maiwasan ang mga kahinaan".Sa madaling salita, ang isang teknolohiya ay dapat gamitin sa senaryo na maaaring magbigay ng ganap na laro sa mga pakinabang nito.
Ang mga bentahe ng 5G millimeter wave ay ang bilis, kapasidad at pagkaantala ng oras.Samakatuwid, ito ay pinaka-angkop para sa mga paliparan, istasyon, teatro, gymnasium at iba pang mataong lugar, pati na rin ang mga vertical na eksena sa industriya na napakasensitibo sa pagkaantala ng oras, tulad ng industriyal na pagmamanupaktura, remote control, Internet ng mga sasakyan at iba pa.
Sa mga tuntunin ng mga partikular na field ng application, ang virtual reality, high-speed access, industrial automation, medikal na kalusugan, intelligent na transportasyon, atbp. ay lahat ng mga lugar kung saan maaaring gamitin ang 5G millimeter wave.
Para sa pagkonsumo ng Internet.
Para sa mga ordinaryong indibidwal na user, ang pinakamalaking pangangailangan ng bandwidth ay nagmumula sa video at ang pinakamalaking demand sa pagkaantala ay nagmumula sa mga laro.Ang VR / AR Technology (virtual reality / augmented reality) ay may dalawahang kinakailangan para sa bandwidth at pagkaantala.
Ang teknolohiya ng VR / AR ay mabilis na umuunlad, kabilang ang kamakailang napakainit na metauniverse, na malapit ding nauugnay sa kanila.
Upang makakuha ng perpektong nakaka-engganyong karanasan at ganap na maalis ang pagkahilo, ang resolution ng video ng VR ay dapat na higit sa 8K (kahit na 16K at 32K), at ang pagkaantala ay dapat nasa loob ng 7ms.Walang alinlangan na ang 5G millimeter wave ang pinakaangkop na wireless transmission technology.
Ang Qualcomm at Ericsson ay nagsagawa ng XR test batay sa 5G millimeter wave, na nagdadala ng 90 frames per second at 2K sa bawat user × XR na karanasan na may 2K na resolution, na may delay na mas mababa sa 20ms, at isang average na downlink throughput na higit sa 50Mbps.
Ipinapakita ng mga resulta ng pagsubok na isang gnodeb lang na may bandwidth ng system na 100MHz ang makakasuporta sa 5G na pag-access ng anim na user ng XR sa parehong oras.Sa suporta ng mga feature ng 5G sa hinaharap, mas nangangako na suportahan ang sabay-sabay na pag-access ng higit sa 12 user.
XR test
Ang isa pang mahalagang senaryo ng application ng 5G millimeter wave surface sa mga user ng C-end na consumer ay ang live na pag-broadcast ng mga malalaking kaganapang pang-sports.
Noong Pebrero 2021, ang American football season finals na "super bowl" ay ginanap sa Raymond James Stadium.
Sa tulong ng Qualcomm, itinayo ng Verizon, isang kilalang operator ng US, ang stadium sa pinakamabilis na Internet stadium sa mundo sa pamamagitan ng paggamit ng 5G millimeter wave technology.
Sa panahon ng kumpetisyon, ang 5G millimeter wave network ay nagdala ng higit sa 4.5tb ng kabuuang trapiko.Sa ilang mga sitwasyon, ang peak rate ay kasing taas ng 3gbps, mga 20 beses kaysa sa 4G LTE.
Sa mga tuntunin ng bilis ng uplink, ang super bowl na ito ang unang mahalagang kaganapan sa mundo gamit ang 5G millimeter wave uplink transmission.Ang istraktura ng millimeter wave frame ay flexible, at ang uplink at downlink frame ratio ay maaaring iakma upang makamit ang mas mataas na uplink bandwidth.
Ayon sa data ng field, kahit na sa peak hours, ang 5G millimeter wave ay higit sa 50% na mas mabilis kaysa sa 4G LTE.Sa tulong ng malakas na kakayahan sa pag-uplink, maaaring mag-upload ang mga tagahanga ng mga larawan at video upang ibahagi ang magagandang sandali ng laro.
Gumawa din ang Verizon ng isang application upang suportahan ang mga tagahanga na manood ng 7-channel na streaming HD na mga live na laro nang sabay, at 7 camera ang nagpapakita ng mga laro mula sa iba't ibang anggulo.
Sa 2022, ang 24th Winter Olympic Games ay bubuksan sa Beijing.Sa panahong iyon, magkakaroon hindi lamang ng access at traffic demand na dala ng audience mobile phones, kundi pati na rin ang return data demand na dala ng media broadcasting.Sa partikular, ang multi-channel na 4K HD video signal at panoramic camera video signal (ginagamit para sa VR viewing) ay nagdudulot ng matinding hamon sa uplink bandwidth ng mobile communication network.
Bilang tugon sa mga hamong ito, plano ng China Unicom na aktibong tumugon sa teknolohiyang 5G millimeter wave.
Noong Mayo ngayong taon, nagsagawa ng pagsubok ang ZTE, China Unicom at Qualcomm.Gamit ang 5G millimeter wave + malaking uplink frame structure, ang 8K na nilalamang video na nakolekta sa real time ay maaaring maibalik nang matatag, at sa wakas ay matagumpay na natanggap at na-play muli sa receiving end.
Tingnan natin ang senaryo ng aplikasyon ng vertical na industriya.
Ang 5G millimeter wave ay may mas malawak na inaasahang aplikasyon sa tob.
Una sa lahat, ang VR / AR na nabanggit sa itaas ay maaari ding gamitin sa industriya ng tob.
Halimbawa, ang mga inhinyero ay maaaring magsagawa ng malayuang inspeksyon ng mga kagamitan sa iba't ibang lugar sa pamamagitan ng AR, magbigay ng malayuang gabay sa mga inhinyero sa iba't ibang lugar, at magsagawa ng malayuang pagtanggap ng mga kalakal sa iba't ibang lugar.Sa panahon ng epidemya, ang mga application na ito ay makakatulong sa mga negosyo na malutas ang mga praktikal na problema at lubos na mabawasan ang mga gastos.
Tingnan ang application ng video return.Ngayon maraming mga linya ng produksyon ng pabrika ang nag-install ng malaking bilang ng mga camera, kabilang ang ilang mga high-definition na camera para sa inspeksyon ng kalidad.Ang mga camera na ito ay kumukuha ng malaking bilang ng mga high-definition na larawan ng produkto para sa pagsusuri ng depekto.
Halimbawa, ang COMAC ay nagsasagawa ng pagsusuri ng metal crack sa mga joint ng solder ng produkto at na-spray na ibabaw sa ganitong paraan.Pagkatapos makuha ang mga larawan, kailangan itong i-upload sa cloud o MEC edge computing platform, na may bilis ng uplink na 700-800mbps.Gumagamit ito ng 5G millimeter wave na malaking uplink frame structure, na madaling mahawakan.
Ang isa pang eksenang malapit na nauugnay sa 5G millimeter wave technology ay ang AGV unmanned vehicle.
Sinusuportahan ng 5G millimeter wave ang operasyon ng AGV
Ang AGV ay talagang isang miniaturized unmanned driving scene.Ang pagpoposisyon, pag-navigate, pag-iskedyul at pag-iwas sa balakid ng AGV ay may mataas na mga kinakailangan para sa pagkaantala at pagiging maaasahan ng network, pati na rin ang mataas na mga kinakailangan para sa tumpak na kakayahan sa pagpoposisyon.Ang malaking bilang ng mga real-time na pag-update ng mapa ng AGV ay naglagay din ng mga kinakailangan para sa bandwidth ng network.
Maaaring ganap na matugunan ng 5G millimeter wave ang mga kinakailangan sa itaas ng mga sitwasyon ng aplikasyon ng AGV.
Noong Enero 2020, matagumpay na sinubukan ng Ericsson at Audi ang 5G urllc function at praktikal na industrial automation application batay sa 5G millimeter wave sa factory laboratory sa Kista, Sweden.
Kabilang sa mga ito, magkasama silang bumuo ng isang robot unit, na konektado ng 5G millimeter wave.
Gaya ng ipinapakita sa figure sa itaas, kapag ang braso ng robot ang gumagawa ng manibela, mapoprotektahan ng laser curtain ang pagbubukas ng bahagi ng robot unit.Kung umabot ang mga manggagawa sa pabrika, batay sa mataas na pagiging maaasahan ng 5G urllc, hihinto kaagad ang robot sa pagtatrabaho upang maiwasan ang pinsala sa mga manggagawa.
Ang agarang tugon na ito upang matiyak na ang pagiging maaasahan ay imposible sa tradisyonal na Wi Fi o 4G.
Ang halimbawa sa itaas ay bahagi lamang ng senaryo ng aplikasyon ng 5G millimeter wave.Bilang karagdagan sa pang-industriya na Internet, ang 5G millimeter wave ay malakas sa remote na operasyon sa matalinong gamot at walang driver sa Internet ng mga sasakyan.
Bilang isang advanced na teknolohiya na may maraming pakinabang tulad ng mataas na rate, malaking kapasidad, mababang oras na pagkaantala, mataas na pagiging maaasahan at mataas na katumpakan ng pagpoposisyon, ang 5G millimeter wave ay nakakuha ng malawak na atensyon mula sa lahat ng antas ng pamumuhay.
Konklusyon
Ang ika-21 siglo ay isang siglo ng data.
Ang malaking komersyal na halaga na nakapaloob sa data ay kinilala ng mundo.Sa ngayon, halos lahat ng mga industriya ay naghahanap ng kaugnayan sa pagitan ng kanilang sarili at ng data at nakikilahok sa pagmimina ng halaga ng data.
Mga teknolohiya ng koneksyon na kinakatawan ng 5Gat mga teknolohiya sa pag-compute na kinakatawan ng cloud computing, big data at artificial intelligence ay kailangang-kailangan na mga tool para sa pagmimina ng halaga ng data.
Ang buong paggamit ng 5G, lalo na sa millimeter wave band, ay katumbas ng pag-master ng isang "golden key" ng digital transformation, na hindi lamang makakapagtanto ng innovation leap ng productivity, ngunit hindi rin magagapi sa matinding kumpetisyon sa hinaharap.
Sa madaling salita, ang teknolohiya at industriya ng 5Gmillimeter wave ay ganap na nag-mature.Sa paglalapat ng5Gindustriya ay unti-unting pumapasok sa malalim na lugar ng tubig, dapat nating palakasin ang domestic commercial landing ng5Gmillimeter wave at mapagtanto ang coordinated development ng sub-6 at millimeter wave.
Oras ng post: Dis-14-2021
