בשנת 2021, הבנייה והפיתוח של רשת 5G גלובלית השיגה הישגים גדולים.על פי הנתונים שפרסמה GSA באוגוסט, יותר מ-175 מפעילים ביותר מ-70 מדינות ואזורים השיקו שירותים מסחריים של 5G.יש 285 מפעילים שמשקיעים ב-5G.קצב הבנייה של 5G בסין נמצא בחזית העולם.מספר תחנות הבסיס של 5G בסין עלה על מיליון, והגיע ל-1159000 מדהים, המהווים יותר מ-70% מהעולם.במילים אחרות, על כל שלוש תחנות בסיס 5G בעולם, שתיים ממוקמות בסין.
תחנת בסיס 5G
השיפור המתמיד של תשתית רשת 5G האיץ את הנחיתה של 5G באינטרנט צרכני ובאינטרנט תעשייתי.במיוחד בתעשייה האנכית, ישנם יותר מ-10000 מקרי יישומי 5G בסין, המכסים תחומים רבים כגון ייצור תעשייתי, אנרגיה וכוח, נמלים, מכרות, לוגיסטיקה ותחבורה.
אין ספק ש-5G הפך לנשק חד לטרנספורמציה הדיגיטלית של מפעלים מקומיים ולמנוע לפיתוח איכותי של הכלכלה הדיגיטלית בחברה כולה.
עם זאת, בעוד יישומי 5G מואצים, נגלה שטכנולוגיית ה-5G הקיימת החלה להראות מצב של "חוסר יכולת" בכמה תרחישי יישומים מיוחדים בתעשייה.מבחינת תעריף, קיבולת, עיכוב ואמינות, הוא לא יכול לעמוד ב-100% מהדרישות של התרחיש.
למה?האם 5G, שאנשים מצפים לו מאוד, עדיין קשה להיות אחריות גדולה?
ברור שלא.הסיבה העיקרית לכך ש-5G הוא "לא מספק" היא שאנו משתמשים רק ב-"חצי 5G".
אני מאמין שאנשים רבים יודעים שלמרות שתקן 5G הוא היחיד, יש שני פסי תדרים.אחת מהן נקראת תת-6 גיגה-הרץ, וטווח התדרים הוא מתחת ל-6 גיגה-הרץ (בדיוק, מתחת ל-7.125 גיגה-הרץ).השני נקרא רצועת גל מילימטר, וטווח התדרים הוא מעל 24GHz.
השוואת טווחים של שני פסי תדרים
נכון לעכשיו, רק 5G בפס תת-6 GHz זמין מסחרית בסין, ואין 5G של פס גל מילימטר מסחרי.לכן, כל האנרגיה של 5G לא שוחררה לחלוטין.
יתרונות טכניים של גל מילימטר
למרות ש-5G בפס מתחת ל-6 GHz ו-5G ברצועת גל מילימטר הם 5G, ישנם הבדלים גדולים במאפייני הביצועים.
לפי הידע בספרי הפיזיקה של חטיבת הביניים, ככל שתדירות הגל האלקטרומגנטי האלחוטי גבוה יותר, כך אורך הגל קצר יותר ויכולת העקיפה גרועה יותר.יתרה מכך, ככל שהתדירות גבוהה יותר, כך אובדן החדירה גדול יותר.לכן, כיסוי ה-5G של רצועת הגלים המילימטרית חלש יותר מהקודם.זו הסיבה העיקרית לכך שאין גל מילימטר מסחרי בפעם הראשונה בסין, וזו גם הסיבה שבגללה אנשים מפקפקים בגל מילימטר.
למעשה, ההיגיון העמוק והאמת של בעיה זו אינם זהים לחלוטין לדמיון של כולם.במילים אחרות, למעשה יש לנו כמה דעות קדומות שגויות לגבי גלי מילימטר.
קודם כל, מנקודת המבט של הטכנולוגיה, עלינו להיות קונצנזוס, כלומר, בהנחה שאין שינוי מהפכני בתיאוריית התקשורת הבסיסית הקיימת, אם ברצוננו לשפר משמעותית עוד יותר את קצב הרשת ורוחב הפס, אנחנו יכולים רק לעשות בעיה על הספקטרום.
חיפוש משאבי ספקטרום עשירים יותר מרצועות תדרים גבוהים יותר היא בחירה בלתי נמנעת לפיתוח טכנולוגיית תקשורת ניידת.זה נכון לגלים מילימטריים עכשיו ולטרה-הרץ שעשוי לשמש עבור 6G בעתיד.
תרשים סכמטי של ספקטרום גלים מילימטר
נכון להיום, לפס תת-6 גיגה-הרץ יש רוחב פס מרבי של 100 מגה-הרץ (אפילו 10 מגה-הרץ או 20 מגה-הרץ במקומות מסוימים בחו"ל).קשה מדי להשיג קצב של 5Gbps או אפילו 10Gbps.
רצועת הגלים של 5G מילימטר מגיעה ל-200mhz-800mhz, מה שמקל בהרבה על השגת המטרות הנ"ל.
לא מזמן, באוגוסט 2021, שילבה קוואלקום ידיים עם ZTE כדי לממש חיבור כפול 5G SA (nr-dc) לראשונה בסין.בהתבסס על ערוץ נושא של 200 מגה-הרץ ברצועת גל של 26 גיגה-הרץ מילימטר ורוחב פס של 100 מגה-הרץ בפס של 3.5 גיגה-הרץ, קוואלקום עבדה יחד כדי להשיג קצב שיא של קישור למטה של משתמש יחיד של יותר מ-2.43 גיגה-ביט לשנייה.
שתי החברות משתמשות גם בטכנולוגיית אגרגציה של ספקים כדי להשיג קצב שיא של קישור למטה של משתמש יחיד של יותר מ-5Gbps על בסיס ארבעה ערוצי ספק של 200MHz ברצועת הגל של 26GHz מילימטר.
ביוני השנה, בתערוכת MWC ברצלונה, קוואלקום הבינה קצב שיא של עד 10.5Gbps על ידי שימוש ב-Xiaolong X65, צבירה של 8 ערוצים מבוססת על רצועת גל n261 מילימטר (רוחב פס של ספק אחד של 100MHz) ורוחב פס של 100MHz ברוחב פס n77.זהו קצב התקשורת הסלולרית המהיר ביותר בתעשייה.
רוחב פס של ספק יחיד של 100MHz ו-200MHz יכול להשיג אפקט זה.בעתיד, בהתבסס על 400 מגה-הרץ ו-800 מגה-הרץ, הוא ישיג ללא ספק קצב העולה בהרבה על 10 ג'יגה-ביט לשנייה!
בנוסף לעלייה המשמעותית בקצב, יתרון נוסף של גל מילימטר הוא עיכוב נמוך יותר.
בגלל המרווח בין נושאי המשנה, ההשהיה של גל מילימטר 5G יכול להיות רבע מזה של תת-6GHz.על פי אימות הבדיקה,
עיכוב ממשק האוויר של גל מילימטר 5G יכול להיות 1ms, והעיכוב הלוך ושוב יכול להיות 4ms, וזה מצוין.
היתרון השלישי של גל מילימטר הוא גודלו הקטן.
אורך הגל של גל מילימטר קצר מאוד, ולכן האנטנה שלו קצרה מאוד.בדרך זו ניתן להקטין עוד יותר את נפח ציוד הגל מילימטר ויש לו דרגת אינטגרציה גבוהה יותר.הקושי של יצרנים לעצב מוצרים מצטמצם, דבר המסייע לקידום מזעור תחנות בסיס ומסופים.
אנטנת גל מילימטר (חלקיקים צהובים הם מתנדים אנטנה)
מערכי אנטנות צפופים יותר בקנה מידה גדול ויותר מתנדים אנטנות מועילים מאוד גם ליישום של יצירת אלומה.אלומת אנטנת הגל של מילימטר יכולה לשחק רחוק יותר ויש לה יכולת אנטי-הפרעות חזקה יותר, מה שתורם לפצות על החיסרון שבכיסוי.
ככל שיש יותר מתנדים, כך הקרן צרה יותר והמרחק ארוך יותר
היתרון הרביעי של גל מילימטר הוא יכולת המיקום המדויקת שלו.
יכולת המיקום של מערכת אלחוטית קשורה קשר הדוק לאורך הגל שלה.ככל שאורך הגל קצר יותר, כך דיוק המיקום גבוה יותר.
מיקום גל מילימטר יכול להיות מדויק עד לרמת סנטימטר או אפילו נמוך יותר.זו הסיבה שמכוניות רבות משתמשות כעת ברדאר גלי מילימטר.
לאחר שאמרנו את היתרונות של גל מילימטר, בואו נחזור ונדבר על החסרונות של גל מילימטר.
לכל טכנולוגיה (תקשורת) יש יתרונות וחסרונות משלה.החיסרון של גל מילימטר הוא שיש לו חדירה חלשה וכיסוי קצר.
בעבר, הזכרנו שגל מילימטר יכול לשפר את מרחק הכיסוי על ידי שיפור יצירת אלומה.במילים אחרות, האנרגיה של מספר רב של אנטנות מרוכזת בכיוון מסוים, כדי לשפר את האות בכיוון מסוים.
כעת גל מילימטר מאמץ אנטנת מערך כיווני בעל רווח גבוה כדי לעמוד באתגר הניידות באמצעות טכנולוגיית רב-אלומות.על פי התוצאות המעשיות, הקרן האנלוגית התומכת בקרן צרה יכולה להתגבר ביעילות על אובדן הנתיב המשמעותי בפס התדרים מעל 24GHz.
מערך אנטנות כיווניות בהגבר גבוה
בנוסף ליצירת אלומה, אלומת גלים מילימטרית יכולה גם לממש טוב יותר מיתוג אלומה, הנחיית אלומה ומעקב אחר אלומה.
מיתוג קרן פירושו שהטרמינל יכול לבחור אלומות מועמדות מתאימות יותר למיתוג סביר בסביבה המשתנה ללא הרף כדי להשיג אפקט אות טוב יותר.
הנחיית קרן פירושה שהטרמינל יכול לשנות את כיוון קרן הלינק כך שיתאים לכיוון הקרן המתרחשת מ-gnodeb.
מעקב אחר אלומה פירושו שהטרמינל יכול להבחין בין קורות שונות ל-gnodeb.האלומה יכולה לנוע עם תנועת המסוף, כדי להשיג רווח אנטנה חזק.
יכולת ניהול קרן מוגברת של גל מילימטר יכולה לשפר ביעילות את אמינות האות ולהשיג רווח אות חזק יותר.
גל מילימטר יכול גם לאמץ גיוון נתיבים כדי להתמודד עם בעיית החסימה באמצעות גיוון אנכי וגיוון אופקי.
הדגמת אפקט סימולציה של גיוון נתיבים
בצד המסוף, מגוון אנטנות המסוף יכול גם לשפר את אמינות האות, להקל על בעיית חסימת היד ולהפחית את ההשפעה הנגרמת מהכיוון האקראי של המשתמש.
הדגמת אפקט סימולציה של גיוון טרמינלי
לסיכום, עם מחקר מעמיק של טכנולוגיית השתקפות גל מילימטרים וגיוון הנתיבים, הכיסוי של גל מילימטר שופר מאוד ושידור ללא קו ראייה (NLOS) מומש באמצעות טכנולוגיית רב אלומה מתקדמת יותר.מבחינה טכנולוגית, גל מילימטר פתר את צוואר הבקבוק הקודם והפך לבוגר יותר ויותר, מה שיכול לענות במלואו על הביקוש המסחרי.
מבחינת שרשרת תעשייתית, 5Gגל מילימטר גם בוגר הרבה יותר ממה שאתה חושב.
בחודש שעבר הבהיר פוצ'אנג לי, מנהל מרכז המחקר של הטכנולוגיה האלחוטית של מכון המחקר China Unicom, כי "נכון לעכשיו, יכולת שרשרת הגל המילימטרית של תעשיית הפכה בשלה".
בתערוכת MWC שנחאי בתחילת השנה, מפעילים מקומיים אמרו גם: "בתמיכת הספקטרום, התקנים והתעשייה, גל מילימטר עשה התקדמות מסחור חיובית. עד 2022, 5Gלגל מילימטר תהיה יכולת מסחרית בקנה מידה גדול".
הוגשה בקשה לגלי מילימטר
לאחר שסיימנו את היתרונות הטכניים של גל מילימטר, בואו נסתכל על תרחישי היישום הספציפיים שלו.
כפי שכולנו יודעים, הדבר החשוב ביותר לשימוש בטכנולוגיה הוא "לפתח חוזקות ולהימנע מחולשות".במילים אחרות, יש להשתמש בטכנולוגיה בתרחיש שיכולה לתת משחק מלא ליתרונותיה.
היתרונות של גל מילימטר 5G הם קצב, קיבולת ועיכוב זמן.לכן, הוא מתאים ביותר לשדות תעופה, תחנות, תיאטראות, אולמות כושר ומקומות צפופים אחרים, כמו גם סצנות תעשייה אנכיות הרגישות מאוד לעיכוב זמן, כגון ייצור תעשייתי, שלט רחוק, אינטרנט של כלי רכב וכן הלאה.
מבחינת תחומי יישומים ספציפיים, מציאות מדומה, גישה מהירה, אוטומציה תעשייתית, בריאות רפואית, תחבורה חכמה וכו' הם כולם מקומות בהם ניתן להשתמש בגל מילימטר 5G.
לצריכה של האינטרנט.
עבור משתמשים בודדים רגילים, הדרישה הגדולה ביותר לרוחב הפס מגיעה מווידאו והדרישה הגדולה ביותר להשהייה מגיעה ממשחקים.לטכנולוגיית VR / AR (מציאות מדומה / מציאות רבודה) יש דרישות כפולות לרוחב פס ועיכוב.
טכנולוגיית VR/AR מתפתחת במהירות, כולל המטא-יקום החם מאוד לאחרונה, שגם הוא קשור אליהם באופן הדוק.
כדי לקבל חוויה סוחפת מושלמת ולהעלים לחלוטין סחרחורת, רזולוציית הווידאו של VR חייבת להיות מעל 8K (אפילו 16K ו-32K), וההשהיה חייבת להיות בטווח של 7ms.אין ספק שגל מילימטר 5G היא טכנולוגיית השידור האלחוטית המתאימה ביותר.
קוואלקום ואריקסון ביצעו בדיקת XR המבוססת על גל מילימטר 5G, שהביאה 90 פריימים לשנייה ו-2K לכל משתמש × חווית XR ברזולוציית 2K, עם עיכוב של פחות מ-20ms, ותפוקה ממוצעת של קישור למטה של יותר מ-50Mbps.
תוצאות הבדיקה מראות שרק gnodeb אחד עם רוחב פס מערכת של 100MHz יכול לתמוך בגישה של 5G של שישה משתמשי XR בו-זמנית.עם תמיכה בתכונות 5G בעתיד, מבטיח יותר לתמוך בגישה בו-זמנית של יותר מ-12 משתמשים.
בדיקת XR
תרחיש יישום חשוב נוסף של משטח גל מילימטר 5G למשתמשי צרכנים בקצה C הוא שידור חי של אירועי ספורט בקנה מידה גדול.
בפברואר 2021 נערך גמר עונת הפוטבול האמריקאי "סופרבול" באצטדיון ריימונד ג'יימס.
בעזרת קוואלקום, Verizon, מפעילה ידועה בארה"ב, בנתה את האצטדיון לאצטדיון האינטרנט המהיר בעולם על ידי שימוש בטכנולוגיית גלי מילימטר 5G.
במהלך התחרות, רשת גלי ה-5G מילימטר נשאה יותר מ-4.5 TB מהתעבורה הכוללת.בתרחישים מסוימים, קצב השיא היה גבוה עד 3gbps, בערך פי 20 מזה של 4G LTE.
במונחים של מהירות הקישור, הסופר-בול הזה הוא האירוע החשוב הראשון בעולם באמצעות שידור גלי מילימטר 5G uplink.מבנה מסגרת הגל המילימטרי גמיש, וניתן לכוונן את יחס המסגרת של ה-uplink וה-downlink כדי להשיג רוחב פס גבוה יותר.
על פי נתוני השטח, גם בשעות השיא, גל מילימטר 5G מהיר ביותר מ-50% מ-4G LTE.בעזרת יכולת uplink חזקה, מעריצים יכולים להעלות תמונות וסרטונים כדי לשתף את הרגעים הנפלאים של המשחק.
Verizon גם יצרה אפליקציה שתתמוך במעריצים לצפות במשחקי HD בשידור חי ב-7 ערוצים במקביל, ו-7 מצלמות מציגות את המשחקים מזוויות שונות.
ב-2022 ייפתחו בבייג'ין משחקי החורף האולימפיים ה-24.במועד זה, תהיה לא רק דרישת הגישה והתנועה שיביאו טלפונים ניידים של הקהל, אלא גם דרישת נתוני החזרה שיביאו שידורי התקשורת.במיוחד, אות וידאו רב-ערוצי 4K HD ואות וידאו של מצלמה פנורמית (המשמש לצפייה ב-VR) מהווים אתגר חמור לרוחב הפס העולה של רשת תקשורת סלולרית.
בתגובה לאתגרים אלו, China Unicom מתכננת להגיב באופן אקטיבי עם טכנולוגיית גלי מילימטר 5G.
במאי השנה, ZTE, China Unicom וקוואלקום ערכו בדיקה.באמצעות גל מילימטר 5G + מבנה מסגרת uplink גדול, תוכן וידאו 8K שנאסף בזמן אמת יכול להיות משודר בחזרה באופן יציב, ולבסוף להתקבל בהצלחה ולהשמיע בקצה המקלט.
בואו נסתכל על תרחיש היישום האנכי בתעשייה.
לגל מילימטר 5G יש סיכוי יישום רחב יותר.
קודם כל, VR / AR שהוזכרו לעיל יכול לשמש גם בתעשיית טוב.
לדוגמה, מהנדסים יכולים לבצע בדיקה מרחוק של ציוד במקומות שונים באמצעות AR, לספק הדרכה מרחוק למהנדסים במקומות שונים ולבצע קבלה מרחוק של סחורות במקומות שונים.במהלך תקופת המגיפה, יישומים אלה יכולים לעזור לארגונים לפתור בעיות מעשיות ולהפחית מאוד עלויות.
עיין ביישום החזרת הווידאו.כעת בקווי ייצור רבים במפעל התקינו מספר רב של מצלמות, כולל כמה מצלמות בחדות גבוהה לבדיקת איכות.מצלמות אלו מצלמים מספר רב של תמונות מוצר בחדות גבוהה לניתוח פגמים.
לדוגמה, COMAC מבצעת ניתוח סדקי מתכת על חיבורי הלחמת מוצרים ומשטחים מרוססים בדרך זו.לאחר צילום התמונות, יש להעלות אותן לפלטפורמת המחשוב הקצה של הענן או MEC, במהירות של 700-800 מגה-ביט לשנייה.הוא מאמץ מבנה של מסגרת גבוהה של גלי מילימטר גלי 5G, שניתן לטפל בו בקלות.
סצנה נוספת הקשורה באופן הדוק לטכנולוגיית גלי מילימטר 5G היא רכב בלתי מאויש של AGV.
גל מילימטר 5G תומך בפעולת AGV
AGV היא למעשה זירת נהיגה בלתי מאוישת ממוזערת.למיצוב, ניווט, תזמון והימנעות ממכשולים של AGV יש דרישות גבוהות לעיכוב ואמינות רשת, כמו גם דרישות גבוהות ליכולת מיקום מדויקת.מספר רב של עדכוני מפות בזמן אמת של AGV הציגו גם דרישות לרוחב הפס של הרשת.
גל מילימטר 5G יכול לעמוד במלואו בדרישות לעיל של תרחישי יישום AGV.
בינואר 2020, אריקסון ואאודי בדקו בהצלחה את תפקוד urllc של 5G ויישום אוטומציה תעשייתית מעשי המבוסס על גל מילימטר 5G במעבדת המפעל בקיסטה, שבדיה.
ביניהם, הם בנו במשותף יחידת רובוט, שמחוברת באמצעות גל מילימטר 5G.
כפי שמוצג באיור שלמעלה, כאשר זרוע הרובוט מייצרת את גלגל ההגה, וילון הלייזר יכול להגן על צד הפתיחה של יחידת הרובוט.אם עובדי המפעל יגיעו פנימה, בהתבסס על האמינות הגבוהה של urllc 5G, הרובוט יפסיק לעבוד באופן מיידי כדי למנוע פגיעה בעובדים.
תגובה מיידית זו כדי להבטיח אמינות בלתי אפשרית ב-Wi-Fi או 4G מסורתיים.
הדוגמה לעיל היא רק חלק מתרחיש היישום של גל מילימטר 5G.בנוסף לאינטרנט התעשייתי, גל מילימטר 5G חזק בניתוחים מרחוק ברפואה חכמה וללא נהג באינטרנט של כלי רכב.
כטכנולוגיה מתקדמת עם יתרונות רבים כמו קצב גבוה, קיבולת גדולה, עיכוב זמן נמוך, אמינות גבוהה ודיוק מיקום גבוה, גל מילימטר 5G משך תשומת לב רבה מכל תחומי החיים.
סיכום
המאה ה-21 היא מאה של נתונים.
הערך המסחרי העצום הכלול בנתונים הוכר על ידי העולם.כיום, כמעט כל התעשיות מחפשות את הקשר בינן לבין הנתונים ומשתתפות בכריית ערך הנתונים.
טכנולוגיות קישוריות המיוצגות על ידי 5Gוטכנולוגיות מחשוב המיוצגות על ידי מחשוב ענן, ביג דאטה ובינה מלאכותית הן כלים הכרחיים לכריית ערך נתונים.
ניצול מלא של 5G, במיוחד ברצועת גלים מילימטרית, שקול לשליטה ב"מפתח הזהב" של טרנספורמציה דיגיטלית, שיכול לא רק לממש את קפיצת המדרגה החדשנית של הפרודוקטיביות, אלא גם להיות בלתי מנוצח בתחרות העזה בעתיד.
במילה אחת, הטכנולוגיה והתעשייה של 5Gגל מילימטר הבשיל לחלוטין.עם היישום של5Gהתעשייה נכנסת בהדרגה לאזור המים העמוקים, עלינו להגביר את הנחיתה המסחרית המקומית של5Gגל מילימטר ולממש את הפיתוח המתואם של תת-6 וגל מילימטר.
זמן פרסום: 14 בדצמבר 2021
