Vuonna 2021 globaalin 5G-verkon rakentaminen ja kehittäminen on saavuttanut suuria saavutuksia.GSA:n elokuussa julkaisemien tietojen mukaan yli 175 operaattoria yli 70 maassa ja alueella on käynnistänyt kaupalliset 5G-palvelut.5G:hen investoi 285 operaattoria.Kiinan 5G-rakennusvauhti on maailman kärjessä.5G-tukiasemien määrä Kiinassa on ylittänyt miljoonan ja saavuttanut huikeat 1159000, mikä vastaa yli 70 % maailman kokonaismäärästä.Toisin sanoen jokaista kolmea 5G-tukiasemaa kohden maailmassa kaksi sijaitsee Kiinassa.
5G-tukiasema
5G-verkkoinfrastruktuurin jatkuva parantaminen on nopeuttanut 5G:n laskeutumista kuluttajien Internetiin ja teolliseen Internetiin.Erityisesti vertikaalisella teollisuudella Kiinassa on yli 10 000 5G-sovellustapausta, jotka kattavat monia aloja, kuten teollisen valmistuksen, energian ja voiman, satamat, kaivokset, logistiikan ja kuljetukset.
Ei ole epäilystäkään siitä, että 5G:stä on tullut terävä ase kotimaisten yritysten digitaalisessa muutoksessa ja moottori digitaalisen talouden korkealaatuiselle kehitykselle koko yhteiskunnassa.
Vaikka 5G-sovelluksia kiihdytetään, huomaamme, että nykyinen 5G-tekniikka on alkanut osoittaa "epäpätevyyttä" joissakin erityisissä teollisuuden sovelluksissa.Nopeuden, kapasiteetin, viiveen ja luotettavuuden suhteen se ei voi täyttää 100 % skenaarion vaatimuksia.
Miksi?Onko ihmisten kovasti odottama 5G edelleen vaikea olla suuri vastuu?
Ei tietenkään.Pääsyy siihen, miksi 5G on "riittämätön", on se, että käytämme vain "puolet 5G:stä".
Uskon, että monet tietävät, että vaikka 5G-standardi on ainoa, taajuusalueita on kaksi.Yhtä kutsutaan alle 6 GHz:n kaistaksi, ja taajuusalue on alle 6 GHz (tarkasti alle 7,125 GHz).Toista kutsutaan millimetriaaltokaistaksi, ja taajuusalue on yli 24 GHz.
Kahden taajuusalueen vertailu
Tällä hetkellä Kiinassa on kaupallisesti saatavilla vain 5G alle 6 GHz:n kaistaa, eikä kaupallista millimetriaaltokaistaa ole 5G.Siksi kaikkea 5G:n energiaa ei ole vapautettu kokonaan.
Millimetriaallon tekniset edut
Vaikka 5G alle 6 GHz:n kaistalla ja 5G millimetriaaltokaistalla ovat 5G, suorituskykyominaisuuksissa on suuria eroja.
Yläasteen fysiikan oppikirjojen tietämyksen mukaan mitä korkeampi langattoman sähkömagneettisen aallon taajuus on, sitä lyhyempi aallonpituus ja sitä huonompi diffraktiokyky.Lisäksi mitä korkeampi taajuus, sitä suurempi penetraatiohäviö.Siksi millimetriaaltokaistan 5G-peitto on selvästi edellistä heikompi.Tämä on tärkein syy, miksi Kiinassa ei ole ensimmäistä kertaa kaupallista millimetriaaltoa, ja se on myös syy miksi ihmiset kyseenalaistavat millimetriaallon.
Itse asiassa tämän ongelman syvälle juurtunut logiikka ja totuus eivät ole aivan samat kuin kaikkien mielikuvitus.Toisin sanoen, meillä on itse asiassa vääriä ennakkoluuloja millimetriaalloista.
Ensinnäkin tekniikan näkökulmasta meidän on päästävä yhteisymmärrykseen, eli sillä oletuksella, ettei olemassa olevaan perusviestintäteoriaan tehdä vallankumouksellista muutosta, jos haluamme edelleen merkittävästi parantaa verkon nopeutta ja kaistanleveyttä, voimme vain tehdä spektrin ongelma.
Rikkaampien spektriresurssien etsiminen korkeammista taajuuskaistoista on väistämätön valinta matkaviestinteknologian kehittämisessä.Tämä koskee nyt millimetriaaltoja ja terahertsejä, joita voidaan käyttää 6G:ssä tulevaisuudessa.
Kaaviokaavio millimetriaaltospektristä
Tällä hetkellä alle 6 GHz:n kaistan enimmäiskaistanleveys on 100 MHz (jopa 10 MHz tai 20 MHz joissain paikoissa ulkomailla).On liian vaikeaa saavuttaa 5 Gbps tai jopa 10 Gbps nopeutta.
5G millimetrin aaltokaista saavuttaa 200mhz-800mhz, mikä tekee yllä olevien tavoitteiden saavuttamisesta paljon helpompaa.
Ei kauan sitten, elokuussa 2021, Qualcomm yhtyi ZTE:n kanssa toteuttaakseen 5G SA -kaksoisyhteyden (nr-dc) ensimmäistä kertaa Kiinassa.Perustuen 200 MHz:n kantoaaltokanavaan 26 GHz:n millimetrin aaltokaistalla ja 100 MHz:n kaistanleveyteen 3,5 GHz:n kaistalla, Qualcomm työskenteli yhdessä saavuttaakseen yhden käyttäjän laskevan siirtotien huippunopeuden, joka on yli 2,43 Gbps.
Molemmat yhtiöt käyttävät myös kantoaaltojen yhdistämistekniikkaa saavuttaakseen yhden käyttäjän laskevan siirtotien huippunopeuden, joka on yli 5 Gbps, perustuen neljään 200 MHz:n kantoaaltokanavaan 26 GHz:n millimetrin aaltoalueella.
Tämän vuoden kesäkuussa MWC Barcelona -näyttelyssä Qualcomm saavutti jopa 10,5 Gbps:n huippunopeuden käyttämällä Xiaolong X65:tä, 8-kanavaista aggregaatiota, joka perustuu n261 millimetrin aaltokaistaan (yhden kantoaallon kaistanleveys 100 MHz) ja 100 MHz n7 kaistanleveyteen vuonna 7.Tämä on alan nopein matkapuhelinviestintänopeus.
Yhden kantoaallon kaistanleveys 100MHz ja 200MHz voi saavuttaa tämän vaikutuksen.Tulevaisuudessa yhden kantoaallon 400MHz ja 800MHz perusteella se saavuttaa epäilemättä nopeuden, joka ylittää reilusti 10Gbps!
Nopeuden merkittävän lisäyksen lisäksi millimetriaallon toinen etu on pienempi viive.
Apukantoaaltovälin vuoksi 5G-millimetriaallon viive voi olla neljäsosa alle 6 GHz:n viiveestä.Testitarkastuksen mukaan
5G-millimetriaallon ilmarajapinnan viive voi olla 1 ms ja edestakaisen matkan viive voi olla 4 ms, mikä on erinomaista.
Kolmas millimetriaallon etu on sen pieni koko.
Millimetriaallon aallonpituus on hyvin lyhyt, joten sen antenni on hyvin lyhyt.Tällä tavalla millimetriaaltolaitteiden tilavuutta voidaan edelleen pienentää ja integrointiaste on korkeampi.Valmistajien vaikeudet tuotteiden suunnittelussa vähenevät, mikä edistää tukiasemien ja päätelaitteiden pienentämistä.
Millimetriaaltoantenni (keltaiset hiukkaset ovat antennioskillaattorit)
Tiheämmät laajamittaiset antenniryhmät ja enemmän antennioskillaattorit ovat myös erittäin hyödyllisiä keilanmuodostuksen soveltamisessa.Millimetriaaltoantennin säde voi toistaa kauempana, ja sillä on vahvempi häiriönestokyky, mikä on omiaan korvaamaan peittoalueen haitat.
Mitä enemmän oskillaattoria, sitä kapeampi säde ja sitä pidempi etäisyys
Millimetriaallon neljäs etu on sen erittäin tarkka paikannuskyky.
Langattoman järjestelmän paikannuskyky liittyy läheisesti sen aallonpituuteen.Mitä lyhyempi aallonpituus, sitä suurempi on paikannustarkkuus.
Millimetriaallon paikannus voi olla tarkka senttimetritasolle tai jopa alhaisempi.Tästä syystä monet autot käyttävät nyt millimetriaaltotutkaa.
Kun sanotaan millimetriaallon edut, palataanpa takaisin ja puhutaan millimetriaallon haitoista.
Kaikilla (viestintä)tekniikoilla on omat etunsa ja haittansa.Millimetriaallon haittana on sen heikko tunkeutuminen ja lyhyt peitto.
Mainitsimme aiemmin, että millimetriaalto voi lisätä peittoetäisyyttä säteenmuodostusparannuksella.Toisin sanoen suuren määrän antennien energia keskittyy tiettyyn suuntaan signaalin tehostamiseksi tiettyyn suuntaan.
Nyt millimetriaalto ottaa käyttöön suuren vahvistuksen suuntautuvan antennin vastatakseen liikkuvuuden haasteisiin monisädetekniikan avulla.Käytännön tulosten mukaan kapeaa keilaa tukeva analoginen keilanmuodostus voi tehokkaasti voittaa merkittävän etenemishäviön yli 24 GHz:n taajuuskaistalla.
Korkean vahvistuksen suunnattu antenniryhmä
Säteenmuodostuksen lisäksi millimetriaaltomonisäde voi myös paremmin toteuttaa säteen vaihdon, säteen ohjauksen ja säteen seurannan.
Säteen vaihto tarkoittaa, että päätelaite voi valita sopivampia ehdokaskeiloja järkevään kytkentään jatkuvasti muuttuvassa ympäristössä paremman signaalivaikutuksen saavuttamiseksi.
Säteen ohjaus tarkoittaa, että päätelaite voi muuttaa nousevan siirtotien säteen suuntaa vastaamaan gnodebistä tulevaa säteen suuntaa.
Säteen seuranta tarkoittaa, että pääte voi erottaa eri säteet gnodebista.Säde voi liikkua päätteen liikkeen mukana, jotta saavutetaan vahva antennivahvistus.
Millimetriaaltotehostettu säteenhallintakyky voi tehokkaasti parantaa signaalin luotettavuutta ja saavuttaa vahvemman signaalin vahvistuksen.
Millimetriaalto voi myös ottaa käyttöön polun diversiteetin käsitelläkseen esto-ongelmaa vertikaalisen ja horisontaalisen diversiteetin avulla.
Simulaatiovaikutuksen esittely polun monimuotoisuudesta
Päätelaitteen puolella pääteantennidiversiteetti voi myös parantaa signaalin luotettavuutta, lievittää käsien esto-ongelmaa ja vähentää käyttäjän satunnaisen suuntautumisen aiheuttamaa vaikutusta.
Terminaalin monimuotoisuuden simulaatiovaikutusten esittely
Yhteenvetona voidaan todeta, että millimetriaaltoheijastustekniikan ja polkujen monimuotoisuuden perusteellisen tutkimuksen myötä millimetriaallon kattavuus on parantunut huomattavasti ja näköyhteyttä (NLOS) koskeva lähetys on toteutettu edistyneemmällä monisädetekniikalla.Teknisesti millimetriaalto on ratkaissut edellisen pullonkaulan ja tullut yhä kypsemmaksi, mikä voi täysin vastata kaupalliseen kysyntään.
Teollisuusketjun kannalta 5Gmillimetriaalto on myös paljon kypsempi kuin luulet.
Viime kuussa China Unicomin tutkimuslaitoksen langattoman teknologian tutkimuskeskuksen johtaja Fuchang Li teki selväksi, että "tällä hetkellä millimetriaaltoteollisuuden ketjukyvystä on tullut kypsä".
MWC Shanghain messuilla alkuvuonna kotimaiset operaattorit sanoivat myös: "Taajuuksien, standardien ja teollisuuden tuella millimetriaalto on edistynyt positiivisesti kaupallistamisessa. Vuoteen 2022 mennessä 5Gmillimetriaalto on suuren mittakaavan kaupallinen kapasiteetti."
Millimetriaaltohakemus jätetty
Kun millimetriaallon tekniset edut on saatu valmiiksi, katsotaanpa sen erityisiä sovellusskenaarioita.
Kuten me kaikki tiedämme, tärkeintä teknologian käytössä on "kehittää vahvuuksia ja välttää heikkouksia".Toisin sanoen skenaariossa tulisi käyttää tekniikkaa, joka voi antaa täyden pelin sen eduille.
5G-millimetriaallon etuja ovat nopeus, kapasiteetti ja aikaviive.Siksi se soveltuu parhaiten lentoasemille, asemille, teattereille, kuntosaleille ja muille tiheästi asutuille paikoille sekä vertikaalisille teollisuuden kohteille, jotka ovat erittäin herkkiä aikaviiveille, kuten teollisuustuotanto, kauko-ohjaus, ajoneuvojen Internet ja niin edelleen.
Tiettyjen sovellusalojen osalta virtuaalitodellisuus, nopea pääsy, teollisuusautomaatio, terveydenhuolto, älykäs kuljetus jne. ovat kaikki paikkoja, joissa 5G-millimetriaaltoa voidaan käyttää.
Internetin kulutukseen.
Tavallisilla yksittäisillä käyttäjillä suurin kaistanleveystarve tulee videolta ja suurin viivetarve peleistä.VR / AR -teknologialla (virtuaalitodellisuus / lisätty todellisuus) on kaksi vaatimusta kaistanleveydelle ja viiveelle.
VR / AR-teknologia kehittyy nopeasti, mukaan lukien viime aikoina erittäin kuuma metauniversumi, joka liittyy myös niihin läheisesti.
Täydellisen mukaansatempaavan kokemuksen saamiseksi ja huimauksen eliminoimiseksi VR:n videoresoluution on oltava yli 8K (jopa 16K ja 32K) ja viiveen on oltava 7 ms.Ei ole epäilystäkään siitä, että 5G-millimetriaalto on sopivin langaton tiedonsiirtotekniikka.
Qualcomm ja Ericsson suorittivat 5G-millimetriaaltoon perustuvan XR-testin, joka tuo 90 kuvaa sekunnissa ja 2K jokaiselle käyttäjälle × XR-kokemuksen 2K-resoluutiolla, alle 20 ms:n viiveellä ja yli 50 Mbps:n keskimääräisellä laskevan siirtotien nopeudella.
Testitulokset osoittavat, että vain yksi gnodeb, jonka järjestelmäkaistanleveys on 100 MHz, voi tukea kuuden XR-käyttäjän 5G-yhteyttä samanaikaisesti.Tulevaisuudessa 5G-ominaisuuksien tuella on lupaavampaa tukea yli 12 käyttäjän samanaikaista pääsyä.
XR testi
Toinen tärkeä 5G-millimetriaaltopinnan sovellusskenaario C-pään kuluttajakäyttäjille on suurten urheilutapahtumien suora lähetys.
Helmikuussa 2021 amerikkalaisen jalkapallon kauden finaalin "super bowl" pidettiin Raymond James -stadionilla.
Tunnettu yhdysvaltalainen operaattori Verizon on Qualcommin avulla rakentanut stadionista maailman nopeimman Internet-stadionin käyttämällä 5G-millimetriaaltotekniikkaa.
Kilpailun aikana 5G-millimetriaaltoverkko kuljetti yli 4,5 tb kokonaisliikennettä.Joissakin skenaarioissa huippunopeus oli jopa 3 Gbps, noin 20 kertaa 4G LTE:hen verrattuna.
Nousevan siirtotien nopeuden kannalta tämä superkulho on maailman ensimmäinen tärkeä tapahtuma, jossa käytetään 5G-millimetriaallon uplink-siirtoa.Millimetriaaltokehysrakenne on joustava, ja uplink- ja downlink-kehyssuhdetta voidaan säätää suuremman nousevan siirtotien kaistanleveyden saavuttamiseksi.
Kenttätietojen mukaan jopa ruuhka-aikoina 5G-millimetriaalto on yli 50 % nopeampi kuin 4G LTE.Vahvan uplink-kyvyn avulla fanit voivat ladata kuvia ja videoita jakaakseen pelin upeita hetkiä.
Verizon on myös luonut sovelluksen, joka tukee faneja katsomaan 7-kanavaisia HD-suoratoistopelejä samanaikaisesti, ja 7 kameraa esittelee pelejä eri näkökulmista.
Vuonna 2022 24. talviolympialaiset avataan Pekingissä.Tuolloin ei tule vain yleisömatkapuhelimien tuomaa pääsy- ja liikennekysyntää, vaan myös medialähetysten tuomaa paluutiedon kysyntää.Erityisesti monikanavainen 4K HD -videosignaali ja panoraamakameran videosignaali (käytetään VR-katseluun) asettavat vakavan haasteen matkaviestinverkon uplink-kaistanleveydelle.
Vastatakseen näihin haasteisiin China Unicom aikoo vastata aktiivisesti 5G-millimetriaaltoteknologialla.
Tämän vuoden toukokuussa ZTE, China Unicom ja Qualcomm suorittivat testin.Käyttämällä 5G-millimetriaaltoa + suurta uplink-kehysrakennetta reaaliajassa kerätty 8K-videosisältö voidaan lähettää vakaasti takaisin ja lopulta vastaanottaa ja toistaa onnistuneesti vastaanottopäässä.
Katsotaanpa vertikaalista teollisuuden sovellutusskenaariota.
5G-millimetriaalolla on laajempi käyttömahdollisuus tobissa.
Ensinnäkin edellä mainittua VR / AR: tä voidaan käyttää myös tob-teollisuudessa.
Insinöörit voivat esimerkiksi suorittaa laitteiden etätarkastuksia eri paikoissa AR:n kautta, antaa etäohjausta eri paikoissa oleville insinööreille ja suorittaa tavaroiden etävastaanottoa eri paikoissa.Epidemiakaudella nämä sovellukset voivat auttaa yrityksiä ratkaisemaan käytännön ongelmia ja alentamaan kustannuksia huomattavasti.
Katso videon palautushakemus.Nyt monet tehtaan tuotantolinjat ovat asentaneet suuren määrän kameroita, mukaan lukien jotkut teräväpiirtokamerat laaduntarkastuksia varten.Nämä kamerat ottavat suuren määrän HD-tuotekuvia vikojen analysointia varten.
Esimerkiksi COMAC tekee tällä tavalla metallisäröanalyysin tuotteiden juotosliitoksille ja ruiskutetuille pinnoille.Valokuvien ottamisen jälkeen ne on ladattava pilvi- tai MEC-reunalaskenta-alustalle nousevan siirtotien nopeudella 700-800 Mbps.Se ottaa käyttöön 5G-millimetriaallon suuren uplink-kehysrakenteen, jota voidaan helposti käsitellä.
Toinen 5G-millimetriaaltoteknologiaan läheisesti liittyvä kohtaus on AGV-miehittämätön ajoneuvo.
5G millimetriaalto tukee AGV-toimintaa
AGV on itse asiassa miniatyrisoitu miehittämätön ajokohtaus.AGV:n paikannuksella, navigoinnilla, aikatauluilla ja esteiden välttämisellä on korkeat vaatimukset verkon viiveelle ja luotettavuudelle sekä korkeat vaatimukset tarkalle paikannuskyvylle.Suuri määrä AGV:n reaaliaikaisia karttapäivityksiä asetti myös vaatimuksia verkon kaistanleveydelle.
5G-millimetriaalto voi täyttää täysin edellä mainitut AGV-sovellusskenaarioiden vaatimukset.
Tammikuussa 2020 Ericsson ja Audi testasivat onnistuneesti 5G urllc -toimintoa ja käytännöllistä 5G-millimetriaaltoon perustuvaa teollisuusautomaatiosovellusta tehdaslaboratoriossa Kistassa, Ruotsissa.
Heidän joukossaan he rakensivat yhdessä robottiyksikön, joka on yhdistetty 5G-millimetriaalolla.
Kuten yllä olevasta kuvasta näkyy, kun robottivarsi tekee ohjauspyörän, laserverho voi suojata robottiyksikön aukkopuolta.Jos tehdastyöntekijät tarttuvat 5G urllc:n korkeaan luotettavuuteen, robotti lakkaa toimimasta välittömästi välttääkseen työntekijöiden loukkaantumisen.
Tämä välitön vastaus luotettavuuden takaamiseksi on mahdotonta perinteisessä Wi-Fi- tai 4G-verkossa.
Yllä oleva esimerkki on vain osa 5G-millimetriaallon sovellusskenaariota.Teollisen internetin lisäksi 5G-millimetriaalto on vahva etäkirurgiassa älylääketieteessä ja kuljettajaton ajoneuvojen internetissä.
Kehittyneenä teknologiana, jolla on monia etuja, kuten korkea nopeus, suuri kapasiteetti, pieni aikaviive, korkea luotettavuus ja korkea paikannustarkkuus, 5G-millimetriaalto on herättänyt laajaa huomiota kaikilta elämänaloilta.
Johtopäätös
2000-luku on tiedon vuosisata.
Maailma on tunnustanut datan sisältämän valtavan kaupallisen arvon.Nykyään lähes kaikki toimialat etsivät suhdetta itsensä ja datan välillä ja osallistuvat data-arvon louhintaan.
Yhteysteknologiat, joita edustaa 5Gja laskentateknologiat, joita edustavat pilvilaskenta, big data ja tekoäly, ovat välttämättömiä työkaluja tiedon arvon louhintaan.
5G:n täysi hyödyntäminen, erityisesti millimetriaaltokaistalla, merkitsee digitaalisen muutoksen "kultaisen avaimen" hallitsemista, joka voi paitsi toteuttaa tuottavuuden innovaatiohyppyä, myös olla voittamaton tulevaisuuden kovassa kilpailussa.
Sanalla sanoen 5G:n teknologia ja teollisuusmillimetriaalto ovat täysin kypsyneet.Sovelluksen kanssa5Gteollisuuden vähitellen syvänmeren alueella, meidän pitäisi tehostaa kotimaista kaupallista laskua5Gmillimetriaalto ja toteuttaa sub-6 ja millimetriaallon koordinoitu kehittäminen.
Postitusaika: 14.12.2021
