Сеть Sub-6GHz полностью развернута, почему же Китай до сих пор разрабатывает 5G в миллиметровом диапазоне?

Глобальные частотные диапазоны сетей 5G в основном делятся на диапазон частот ниже 6 ГГц и миллиметровый диапазон (ммВ). Сети 5G миллиметрового диапазона и сети ниже 6 ГГц находятся не в антагонистических отношениях, где «можно выбрать только один из двух», а в взаимодополняющих, где «можно и рыбку съесть, и на елку влезть». Выбор каждой страны, какой технический путь выбрать первым, в большей степени основан на ее собственных национальных условиях. После того, как строительство сети 5G ниже 6 ГГц в Китае достигло зрелости, строительство сетей 5G миллиметрового диапазона также стало актуальным.

В марте 2020 года Министерство промышленности и информационных технологий опубликовало «Уведомление о содействии ускоренному развитию 5G». В уведомлении четко указывалось, что «план использования частот для некоторых миллиметровых диапазонов 5G будет опубликован своевременно, а также будет организовано тестирование оборудования и характеристик миллиметровых волн для подготовки к коммерческому использованию технологии 5G миллиметрового диапазона». 30 апреля 2021 года Министерство промышленности и информационных технологий опубликовало проект «Плана действий по внедрению 5G «Sail» (2021-2023)» для комментариев (далее именуемый «Проект»). В Проекте предлагается, чтобы к 2023 году уровень проникновения 5G среди индивидуальных пользователей в нашей стране превысил 40%, а число пользователей превысило 560 миллионов. Одновременно в проекте предлагается, чтобы «план использования частот миллиметрового диапазона 5G был опубликован своевременно, и была изучена возможность проведения тендера на лицензирование частот миллиметрового диапазона 5G». Это также означает, что после полного развертывания сети 5G Sub-6GHz в Китае вот-вот начнется строительство сети 5G миллиметрового диапазона. Кроме того, Тянь Юлун, главный инженер Министерства промышленности и информационных технологий, подчеркнул на пресс-конференции Информационного бюро Государственного совета в марте, говоря о содействии высококачественному развитию информационно-коммуникационной отрасли, что «строительство сети 5G будет осуществляться упорядоченным образом, а развертывание 6G будет ускорено».

Миллиметровый диапазон 5G и диапазон частот ниже 6 ГГц дополняют друг друга.

Миллиметровые волны — это электромагнитные волны с длиной волны от 1 мм до 10 мм и частотой от 30 ГГц до 300 ГГц. В области мобильной связи электромагнитные волны в диапазоне от 24 ГГц до 100 ГГц обычно называют миллиметровыми волнами.

На Всемирной конференции по радиосвязи 2019 года (WRC-19) Международного союза электросвязи (ITU) было определено, что для международной мобильной связи (IMT) будут использоваться миллиметровые диапазоны частот от 24 ГГц до 86 ГГц. Среди них диапазоны 24.25–27.5 ГГц, 37–43.5 ГГц и 66–71 ГГц являются глобально интегрированными диапазонами частот для IMT.

По сравнению с системами 5G, работающими в диапазоне частот ниже 6 ГГц (Sub-6GHz), миллиметровый диапазон частот связи 5G обладает сверхширокой полосой пропускания от 24 ГГц до 100 ГГц, что обеспечивает ей уникальные преимущества, такие как более высокая скорость, меньшая задержка и гибкая и гибкая конфигурация радиоинтерфейса. Это позволяет эффективно удовлетворять потребности будущей беспроводной связи в отношении пропускной способности системы, скорости передачи и дифференцированных приложений.

Например, что касается скорости передачи данных, последний анализ Ookla, основанный на большом объеме измеренных данных из приложения Speedtest, показывает, что миллиметровый диапазон частот 5G может достигать скорости в 16 раз большей, чем диапазон частот ниже 6 ГГц.

Во-вторых, 5G использует два измерения — поднесущие и временные интервалы — для передачи данных. Миллиметровые волны обладают такими характеристиками, как высокая пропускная способность, большие интервалы между поднесущими и малые соответствующие временные интервалы. Это также позволяет миллиметровым волнам 5G задерживать передачу данных всего примерно на 25% меньше, чем в диапазоне частот ниже 6 ГГц. Аналогично, поскольку миллиметровые волны имеют большую доступную пропускную способность и более высокие скорости передачи, они также могут обеспечить большую пропускную способность для более широкого круга терминальных устройств.

Кроме того, более высокая скорость загрузки данных в миллиметровом диапазоне 5G позволяет поддерживать плотное пространственное мультиплексирование при одновременном снижении помех, что лучше решает проблему перегрузки, возникающую при одновременном доступе к Интернету большого количества пользователей в одном и том же районе. Это особенно подходит для применения в густонаселенных районах, таких как вокзалы, аэропорты и стадионы.

В смежных отраслях, таких как прямые трансляции видео сверхвысокой четкости, системы видеонаблюдения, телемедицина и некоторые промышленные приложения, где предъявляются высокие требования к скорости загрузки и низкой задержке, характеристики 5G миллиметрового диапазона с большой скоростью передачи данных и низкой задержкой лучше удовлетворяют этим потребностям.

Следует особо отметить, что миллиметровые сети 5G могут реализовать самоподключение без использования оптоволоконной сети и базовой сети. Сети 5G на базе диапазона Sub-6GHz по-прежнему вынуждены полагаться на традиционные решения для оптоволоконного подключения, то есть каждая базовая станция 5G должна быть подключена к базовой сети через оптоволокно, что также увеличивает затраты на развертывание. Технология 5G MIL-WIL-WIL-IAB (Integrated Access and Backhaul) позволяет базовым станциям 5G использовать другие базовые станции 5G MIL-WIL в качестве ретрансляционных узлов и в конечном итоге осуществлять беспроводную передачу данных в базовую сеть с помощью многошаговых функций, что значительно снизит затраты на развертывание. Это также позволяет базовым станциям 5G MIL-WIL-WIL обеспечивать более экономичное и плотное развертывание.

Кроме того, технология миллиметровых волн может также использоваться в системах 5G Vehicle-to-Everything (V2X) для предоставления услуг позиционирования, значительно превосходящих точность GPS и LTE (точность может достигать уровня менее метра).

Ма Хунбин, генеральный директор Департамента технологических инноваций China Unicom, заявил: «Благодаря сочетанию миллиметровых волн 5G с технологиями MEC и искусственного интеллекта, миллиметровые волны могут предоставлять персонализированные услуги частной сети для целевых клиентов и могут широко использоваться в таких сценариях, как умные заводы, умные парки и умные терминалы».

Хотя миллиметровые волны обладают преимуществами в скорости и задержке по сравнению с диапазоном частот ниже 6 ГГц, у них также есть ограничения. Например, сигналы легко затухают, плохо проникают вглубь и легко блокируются. Хотя в настоящее время существуют технологии формирования луча, слежения за лучом и другие технологии, которые хорошо решают эти проблемы, диапазон частот ниже 6 ГГц все же имеет большие преимущества с точки зрения покрытия и стоимости развертывания.

В целом, развертывание сетей 5G в миллиметровом диапазоне и сетей в диапазоне Sub-6GHz не конкурирует и не заменяет друг друга, а дополняет. Использование Sub-6GHz обеспечивает широкое покрытие 5G, а использование систем миллиметрового диапазона — покрытие в помещениях (спортивные мероприятия, концерты, крупные конференции), транспортных узлах (станции метро, ​​вокзалы высокоскоростных поездов) и офисных помещениях, а также покрытие точек доступа на открытом воздухе, беспроводной широкополосный доступ и т. д. Скоординированное развертывание миллиметровых волн и Sub-6GHz позволяет достичь органичного сочетания большой пропускной способности и широкого покрытия.

Предварительная подготовка к развертыванию китайской сети 5G в миллиметровом диапазоне уже началась и проходит гладко.

Если сеть Sub-6GHz решит проблему покрытия 5G, то сеть 5G миллиметрового диапазона сможет максимально использовать преимущества 5G, тем самым открывая еще большую ценность.

Председатель правления Qualcomm China Мэн Пу также заявил: «Для достижения первоначальных целей проектирования 5G необходимо использовать все спектральные ресурсы. Средне- и низкочастотные диапазоны ниже 6 ГГц позволяют достичь баланса покрытия, пропускной способности и производительности, в то время как высокочастотные миллиметровые волны выше 24 ГГц могут обеспечить максимальную производительность и пропускную способность 5G, предоставляя возможности беспроводной связи следующего поколения для многих сценариев и отраслей, а также сверхнадежную мобильную связь с низкой задержкой для таких вертикальных областей, как промышленный интернет».

Согласно «Белой книге по технологии 5G миллиметровых волн», опубликованной GSMA в сентябре прошлого года, прогнозируется, что к 2035 году технология 5G миллиметровых волн внесет вклад в мировой ВВП в размере 565 миллиардов долларов США. При этом экономические выгоды, непосредственно связанные с использованием частотных диапазонов 5G миллиметровых волн в Китае, достигнут примерно 104 миллиардов долларов США к 2034 году.

В настоящее время развертывание сетей 5G в миллиметровом диапазоне уже началось в США, Японии, Европе и Юго-Восточной Азии. Согласно данным, опубликованным GSA в марте этого года, более 150 операторов по всему миру в настоящее время инвестируют в технологию 5G в миллиметровом диапазоне.

В соответствии с планом тестирования 5G в миллиметровом диапазоне, разработанным Китайской группой содействия развитию информационных технологий IMT-2020 (5G), тестирование в миллиметровом диапазоне началось в 2019 году для проверки ключевых технологий и системных характеристик 5G в миллиметровом диапазоне. Начиная с 2020 года, будет проведена дальнейшая проверка функций, производительности и совместимости базовых станций и терминалов миллиметрового диапазона, а также проверка возможностей совместной работы в высокочастотных и низкочастотных сетях. Одновременно Китайская группа содействия развитию информационных технологий IMT-2020 (5G) также своевременно провела проверку типичных сценариев использования.

В октябре 2019 года, в рамках организации группы содействия развитию IMT-2020 (5G), компании ZTE и Qualcomm впервые в Китае провели тестирование совместимости миллиметровых волн 5G на основе смартфонов (IoDT). Через два месяца после того, как в начале июля 2020 года в версии 3GPP Rel-16 был уточнен новый метод тестирования MIMO OTA в миллиметровом диапазоне, в конце сентября, в рамках организации группы содействия развитию IMT-2020 (5G), компания Qualcomm возглавила процесс завершения тестирования производительности в миллиметровом диапазоне на основе метода тестирования MIMO OTA 3GPP Rel-16 в лаборатории MTNet Академии информационных и коммуникационных технологий. На данный момент Qualcomm стала первым производителем микросхем в Китае, принявшим участие и успешно прошедшим все десять тестов радиочастот 26 ГГц миллиметрового диапазона 5G.

Пока работы по тестированию миллиметрового диапазона ведутся планомерно, характеристики микросхем постоянно оптимизируются для удовлетворения потребностей Китая в развертывании сетей миллиметрового диапазона. 19 мая 2021 года компания Qualcomm объявила о выпуске обновленных функций специально для Snapdragon X65, первого в мире модема и радиочастотной системы 5G со скоростью 10 Гбит/с, выпущенной в феврале: она поддерживает полосу пропускания миллиметрового диапазона 200 МГц и режим SA миллиметрового диапазона, тем самым отвечая ключевым требованиям развертывания сетей миллиметрового диапазона в Китае.

Ввиду сценариев применения миллиметровых волн в промышленности, производители оборудования для передачи данных в китайском секторе прилагают значительные усилия. 21 мая 2021 года под техническим руководством Группы содействия развитию IMT-2020 (5G) и China Unicom компании ZTE, China Unicom, Qualcomm и TVU Networks успешно завершили в лабораторных условиях первую в мире демонстрацию услуги передачи видео 8K в миллиметровом диапазоне 5G на основе структуры кадров восходящего канала в диапазоне частот 26 ГГц (n258).

В этой демонстрации компания ZTE предоставила базовую станцию ​​5G миллиметрового диапазона. Маршрутизатор агрегации 5G от TVU Networks обеспечил соединение 5G миллиметрового диапазона через тестовый терминал типа CPE, оснащенный модемом и радиочастотной системой Qualcomm Snapdragon X55 5G, а также антенным модулем миллиметрового диапазона Qualcomm QTM527. Видеоконтент в формате 8K, собранный в реальном времени, стабильно передавался по каналу связи 5G миллиметрового диапазона и, наконец, был успешно принят на принимающей стороне для воспроизведения.

Согласно плану тестирования 5G в миллиметровом диапазоне волн, разработанному группой по продвижению 5G IMT-2020, в 2021 году будет внедрена структура кадров восходящего канала в миллиметровом диапазоне волн для поддержки различных сценариев применения. Передача видео сверхвысокой четкости в реальном времени, особенно видео 8K, предъявляет очень высокие требования к пропускной способности восходящего канала мобильной сети. Структура кадров DSUUU, использованная в этой демонстрации, утраивает пиковую скорость восходящего канала по сравнению с существующей технологией миллиметровых волн за счет выделения большего количества временных интервалов для восходящего канала. Демонстрация подтвердила возможности сверхскоростного восходящего канала 5G в миллиметровом диапазоне волн, что имеет большое значение для удовлетворения требований к большой пропускной способности восходящего канала многих приложений в индустрии 5G в будущем.

Стоит отметить, что на выставке MWC Shanghai 2021 в выставочной зоне 5G миллиметрового диапазона, организованной компаниями China Unicom и GSMA при поддержке Qualcomm, были представлены приложения и терминалы 5G миллиметрового диапазона от 39 ведущих компаний отрасли. Среди представленных терминалов 5G миллиметрового диапазона от разных производителей были модули, мобильные телефоны, CPE, ПК, оборудование для дополненной и расширенной реальности (AR и XR), рюкзаки для прямых трансляций, роботы и другие разнообразные категории.

Среди разнообразных сценариев применения миллиметровых волн 5G, представленных на выставке, можно отметить: опыт участия спортсменов в соревнованиях, интеллектуальный горнолыжный курорт с использованием смешанной реальности 5G, передачу видео в формате 8K, сервис трансляции событий в режиме полного обзора 5G и прямую трансляцию событий в свободном режиме, панорамную съемку с использованием миллиметровых волн 5G и т.д. Решение для многоракурсной прямой трансляции 5G на основе миллиметровых волн напрямую захватывает открытое поле Международного центра лыжных гонок Чжанцзякоу. Беспилотные летательные аппараты, наголовные камеры и профессиональные фотокамеры взаимодействуют с базовой станцией по беспроводной сети, а героические позы спортсменов на Национальном центре лыжных гонок транслируются в режиме реального времени с разных ракурсов, обеспечивая многоракурсную прямую трансляцию поля и предоставляя зрителям разнообразные возможности просмотра. В настоящее время China Unicom является единственным официальным партнером по предоставлению коммуникационных услуг зимних Олимпийских игр 2022 года в Пекине. Развитие терминалов и приложений, связанных с миллиметровыми волнами 5G, поможет обеспечить более качественные услуги 5G с использованием технологии миллиметровых волн на зимних Олимпийских играх 2022 года в Пекине.

Технология миллиметровых волн 5G продолжает развиваться и может стать важным компонентом 6G.

Технология миллиметровых волн все еще развивается. Например, упомянутая выше технология интегрированного доступа и магистральной связи (IAB); существует также технология широкополосного позиционирования, которая может поддерживать точное позиционирование терминала; расширенная поддержка спектра: поддержка частотных диапазонов выше 52.6 ГГц и безлицензионного спектра для лицензированной вспомогательной и независимой работы; улучшенное управление лучом: за счет оптимизации полного луча и поддержки многоантенного панельного луча повышается задержка, надежность и производительность; оптимизация двойного соединения: уменьшает задержку первоначального доступа терминала и улучшает покрытие при подключении нескольких узлов; функции энергосбережения: оптимизируют энергопотребление за счет максимального использования спящего режима терминала для обеспечения более быстрой обратной связи.

Дальнейшее развитие технологий миллиметрового диапазона 5G откроет новые возможности с точки зрения функциональности, эффективности, спектра и развертывания. Кроме того, ожидается, что технология миллиметрового диапазона 5G станет важным компонентом технологии 6G следующего поколения.

Согласно опубликованному в прошлом году компанией Samsung техническому документу «Гиперсвязь следующего поколения», пиковая скорость 6G достигнет 1000 Гбит/с, а задержка составит всего 100 мкс. Завершение разработки и коммерциализация могут состояться уже в 2028 году, а крупномасштабная коммерциализация — примерно в 2030 году. В отношении этих ключевых показателей и сроков другие производители коммуникационного оборудования придерживаются в основном схожих взглядов.

Компания Samsung также предложила перспективные технологии, которые могут быть использованы в стандарте 6G, такие как терагерцовый диапазон частот, новые антенные технологии для расширения зоны покрытия высокочастотного сигнала, передовые дуплексные технологии, разработка сетевой топологии и совместное использование спектра для повышения эффективности сети и расширения применения искусственного интеллекта.

В аналитическом докладе «6G: Безграничные возможности с ИИ», опубликованном UNISOC, выражается мнение, что основные технологии 6G будут диверсифицированы, и терагерцовая связь, связь в видимом свете, передовые методы модуляции и декодирования, а также совместная передача данных между спутником и наземной станцией могут стать основными технологиями 6G.

Компания Qualcomm подчеркнула инновационность смежных технологий, таких как проектирование на основе данных с использованием ИИ/машинного обучения, полнодуплексная связь, миллиметровые волны более высоких частот, улучшенное позиционирование, терагерцовый диапазон, интеллектуальный интерфейс, экологичные сети, радиочастотное зондирование, новая топология, экстремальная развязка, поиск структуры облачной нейронной сети, сверхзащищенная связь, новая парадигма совместного использования и т. д.

Как видно, многие производители считают, что терагерцовая технология связи станет одной из ключевых технологий для 6G-связи. Под терагерцовым диапазоном частот обычно подразумевается полоса от 300 ГГц до 10 000 ГГц, а электромагнитные волны в диапазоне около 300 ГГц также можно рассматривать как миллиметровые волны в более высоком частотном диапазоне. Только освоив технологию миллиметровых волн, мы сможем совершить прорыв в терагерцовой технологии связи.

В середине 2020 года Ян Тао, вице-президент китайского подразделения Huawei по работе с операторами связи, также публично сообщил, что Huawei уже участвует в предварительных исследованиях, связанных с 6G. Предварительные исследования 6G в основном используют миллиметровый диапазон волн и находятся на стадии анализа сценариев и поиска технологий.

Стоит отметить, что в конце 2019 года Лаборатория технологий оборудования японской группы NTT разработала сверхскоростной чип 6G на основе полупроводникового соединения фосфида индия (InP) и провела эксперименты по высокоскоростной беспроводной передаче в диапазоне частот 300 ГГц. При использовании модуляции 16QAM скорость беспроводной передачи может достигать 100 Гбит/с. При использовании комбинации технологий пространственного мультиплексирования, таких как MIMO и OAM, ожидается достижение высокоскоростной беспроводной передачи данных со скоростью более 400 Гбит/с, что уже близко к пиковой скорости, требуемой для 6G.

Кроме того, 6G позволит создать интегрированную высокоскоростную сеть связи в воздухе, небе, на земле и на море, а миллиметровый диапазон частот станет предпочтительным выбором для межспутниковых каналов связи, каналов связи пользователей для обеспечения покрытия спутниковой связи и каналов передачи данных со спутников на наземные станции.

Этот контент взят из интернета./ Основной интеллектДанный сайт предоставляет возможность только перепечатки. Мнения, позиция, используемые технологии и т.д. в этой статье не имеют никакого отношения к данному сайту. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации!