في عام 2021 ، حقق بناء وتطوير شبكة 5G العالمية إنجازات كبيرة.وفقًا للبيانات الصادرة عن GSA في أغسطس ، أطلق أكثر من 175 مشغلًا في أكثر من 70 دولة ومنطقة خدمات تجارية 5G.هناك 285 مشغل يستثمرون في 5G.وتيرة بناء الجيل الخامس في الصين في طليعة العالم.تجاوز عدد محطات 5G الأساسية في الصين المليون ، لتصل إلى 1159000 محطة ، تمثل أكثر من 70٪ من العالم.بمعنى آخر ، لكل ثلاث محطات قاعدية 5G في العالم ، توجد اثنتان في الصين.
5G محطة أساسية
أدى التحسين المستمر للبنية التحتية لشبكة 5G إلى تسريع هبوط 5G في إنترنت المستهلك والإنترنت الصناعي.خاصة في الصناعة الرأسية ، هناك أكثر من 10000 حالة تطبيق 5G في الصين ، تغطي العديد من المجالات مثل التصنيع الصناعي والطاقة والطاقة والموانئ والمناجم والخدمات اللوجستية والنقل.
ليس هناك شك في أن 5G أصبحت سلاحًا حادًا للتحول الرقمي للمؤسسات المحلية ومحركًا للتطوير عالي الجودة للاقتصاد الرقمي في المجتمع بأسره.
ومع ذلك ، بينما يتم تسريع تطبيقات 5G ، سنجد أن تقنية 5G الحالية قد بدأت تظهر حالة من "عدم الكفاءة" في بعض سيناريوهات تطبيقات الصناعة الخاصة.من حيث المعدل والسعة والتأخير والموثوقية ، لا يمكنها تلبية 100٪ من متطلبات السيناريو.
لماذا؟هل لا يزال من الصعب أن تكون تقنية 5G ، التي يتوقعها الناس بشدة ، مسؤولية كبيرة؟
بالطبع لا.السبب الرئيسي لكون 5G "غير ملائم" هو أننا نستخدم فقط "نصف 5G".
أعتقد أن الكثير من الناس يعرفون أنه على الرغم من أن معيار 5G هو المعيار الوحيد ، إلا أن هناك نطاقي تردد.واحد يسمى النطاق الفرعي 6 جيجاهرتز ، ونطاق التردد أقل من 6 جيجاهرتز (بدقة ، أقل من 7.125 جيجاهرتز).الآخر يسمى نطاق الموجة المليمترية ، ونطاق التردد أعلى من 24 جيجا هرتز.
مقارنة النطاق بين نطاقي تردد
في الوقت الحالي ، يتوفر 5G فقط من النطاق الفرعي 6 جيجا هرتز تجاريًا في الصين ، ولا يوجد نطاق موجات 5G تجاري من المليمترات.لذلك ، لم يتم إطلاق كل طاقة 5G بالكامل.
المزايا التقنية لموجة المليمتر
على الرغم من أن 5G في النطاق الفرعي 6 جيجاهرتز و 5 G في نطاق الموجات المليمترية هي 5G ، إلا أن هناك اختلافات كبيرة في خصائص الأداء.
وفقًا للمعرفة الموجودة في كتب الفيزياء المدرسية في المدارس الإعدادية ، كلما زاد تردد الموجة الكهرومغناطيسية اللاسلكية ، كلما كان طول الموجة أقصر ، وكانت قدرة الانعراج أسوأ.علاوة على ذلك ، كلما زاد التردد ، زادت خسارة الاختراق.لذلك ، من الواضح أن تغطية 5G لنطاق الموجة المليمترية أضعف من الأولى.هذا هو السبب الرئيسي لعدم وجود موجة مليمترية تجارية لأول مرة في الصين ، وهو أيضًا السبب الذي يجعل الناس يتساءلون عن الموجة المليمترية.
في الواقع ، المنطق العميق الجذور وحقيقة هذه المشكلة ليسا متطابقين تمامًا مع خيال الجميع.بعبارة أخرى ، لدينا في الواقع بعض الأحكام المسبقة الخاطئة حول موجات المليمتر.
بادئ ذي بدء ، من منظور التكنولوجيا ، يجب أن يكون لدينا إجماع ، أي في ظل فرضية عدم وجود تغيير ثوري في نظرية الاتصال الأساسية الحالية ، إذا أردنا تحسين معدل الشبكة وعرض النطاق الترددي بشكل كبير ، يمكننا فقط إجراء قضية على الطيف.
البحث عن موارد طيف أكثر ثراءً من نطاقات تردد أعلى هو خيار لا مفر منه لتطوير تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة.هذا صحيح بالنسبة للموجات المليمترية الآن والتيراهيرتز التي يمكن استخدامها لـ 6G في المستقبل.
رسم تخطيطي لطيف الموجة المليمترية
في الوقت الحالي ، يبلغ الحد الأقصى لعرض النطاق الترددي للنطاق الفرعي 6 جيجاهرتز 100 ميجاهرتز (حتى 10 ميجاهرتز أو 20 ميجاهرتز في بعض الأماكن بالخارج).من الصعب جدًا تحقيق معدل 5 جيجابت في الثانية أو حتى 10 جيجابت في الثانية.
يصل نطاق موجة 5G ملليمتر إلى 200 ميجا هرتز -800 ميجا هرتز ، مما يجعل من السهل تحقيق الأهداف المذكورة أعلاه.
منذ وقت ليس ببعيد ، في أغسطس 2021 ، تعاونت Qualcomm مع ZTE لتحقيق اتصال 5G SA مزدوج (nr-dc) لأول مرة في الصين.استنادًا إلى قناة الناقل 200 ميجاهرتز في نطاق موجة 26 جيجاهرتز مليمتر وعرض نطاق ترددي 100 ميجاهرتز في نطاق 3.5 جيجاهرتز ، عملت كوالكوم معًا لتحقيق معدل ذروة للوصلة الهابطة لمستخدم واحد يزيد عن 2.43 جيجابت في الثانية.
تستخدم الشركتان أيضًا تقنية تجميع الناقل لتحقيق معدل ذروة للوصلة الهابطة لمستخدم واحد يزيد عن 5 جيجابت في الثانية استنادًا إلى أربع قنوات حاملة 200 ميجاهرتز في نطاق موجة 26 جيجاهرتز مليمتر.
في يونيو من هذا العام ، في معرض MWC Barcelona ، حققت شركة Qualcomm معدل ذروة يصل إلى 10.5 جيجابت في الثانية باستخدام Xiaolong X65 ، تجميع 8 قنوات استنادًا إلى نطاق موجة n261 ملم (عرض النطاق الترددي للحامل الفردي 100 ميجاهرتز) وعرض النطاق الترددي 100 ميجاهرتز في النطاق n77.هذا هو أسرع معدل اتصال خلوي في الصناعة.
عرض النطاق الترددي للناقل الفردي 100 ميجاهرتز و 200 ميجاهرتز يمكن أن يحقق هذا التأثير.في المستقبل ، استنادًا إلى الناقل الفردي 400 ميجاهرتز و 800 ميجاهرتز ، ستحقق بلا شك معدل يتجاوز 10 جيجابت في الثانية!
بالإضافة إلى الزيادة الكبيرة في المعدل ، هناك ميزة أخرى للموجة المليمترية وهي التأخير المنخفض.
بسبب تباعد الموجة الحاملة الفرعية ، يمكن أن يكون التأخير في موجة 5G ملليمتر ربعًا من 6 جيجا هرتز.وفقًا للتحقق من الاختبار ،
يمكن أن يكون تأخير الواجهة الهوائية لموجة 5G ملليمتر 1 مللي ثانية ، ويمكن أن يكون تأخير الرحلة ذهابًا وإيابًا 4 مللي ثانية ، وهو أمر ممتاز.
الميزة الثالثة للموجة المليمترية هي صغر حجمها.
الطول الموجي للموجة المليمترية قصير جدًا ، لذا فإن هوائيها قصير جدًا.بهذه الطريقة ، يمكن تقليل حجم معدات الموجات المليمترية بدرجة أكبر ويكون لها درجة أعلى من التكامل.يتم تقليل الصعوبة التي يواجهها المصنعون في تصميم المنتجات ، مما يؤدي إلى تعزيز تصغير المحطات الأساسية والمطاريف.
هوائي الموجة المليمترية (الجسيمات الصفراء هي مذبذبات الهوائي)
كما أن صفيفات الهوائيات الكبيرة الكثيفة الحجم والمزيد من مذبذبات الهوائي مفيدة جدًا لتطبيق تشكيل الحزمة.يمكن لشعاع هوائي الموجة المليمترية أن يلعب أبعد من ذلك ولديه قدرة أقوى على مقاومة التداخل ، مما يساعد على تعويض عيوب التغطية.
كلما زاد عدد المذبذبات ، كلما ضاق الشعاع وزادت المسافة
الميزة الرابعة للموجة المليمترية هي قدرتها على تحديد المواقع بدقة عالية.
ترتبط قدرة تحديد المواقع للنظام اللاسلكي ارتباطًا وثيقًا بطول موجته.كلما كان الطول الموجي أقصر ، زادت دقة تحديد المواقع.
يمكن أن يكون وضع الموجة المليمترية دقيقًا على مستوى السنتيمتر أو حتى أقل.هذا هو السبب في أن العديد من السيارات تستخدم الآن رادار الموجة المليمترية.
بعد أن قلنا مزايا الموجة المليمترية ، دعنا نعود ونتحدث عن عيوب الموجة المليمترية.
أي تقنية (اتصالات) لها مزاياها وعيوبها.عيب الموجة المليمترية أنها تتميز باختراق ضعيف وتغطية قصيرة.
ذكرنا سابقًا أن الموجة المليمترية يمكن أن تعزز مسافة التغطية من خلال تحسين تشكيل الحزمة.بمعنى آخر ، تتركز طاقة عدد كبير من الهوائيات في اتجاه معين ، وذلك لتعزيز الإشارة في اتجاه معين.
تعتمد موجة المليمتر الآن هوائي صفيف اتجاهي عالي الكسب لمواجهة تحدي التنقل من خلال تقنية الحزم المتعددة.وفقًا للنتائج العملية ، يمكن للحزمة الضيقة الداعمة لتشكيل الحزمة التناظرية أن تتغلب بشكل فعال على خسارة المسير الكبيرة في نطاق التردد فوق 24 جيجا هرتز.
صفيف هوائي اتجاهي عالي الكسب
بالإضافة إلى تشكيل الحزم ، يمكن أن تحقق الحزمة المليمترية المتعددة أيضًا تبديل الحزمة وتوجيه الحزمة وتتبع الحزمة بشكل أفضل.
يعني تبديل الحزمة أنه يمكن للمطار أن يختار حزمًا مرشحة أكثر ملاءمة للتبديل المعقول في بيئة متغيرة باستمرار لتحقيق تأثير إشارة أفضل.
يعني توجيه الحزمة أنه يمكن للمطاريف تغيير اتجاه حزمة الوصلة الصاعدة لمطابقة اتجاه الحزمة الساقطة من gnodeb.
يعني تتبع الحزمة أن الجهاز يمكنه التمييز بين الحزم المختلفة من gnodeb.يمكن أن تتحرك الحزمة مع حركة الجهاز ، وذلك لتحقيق كسب هوائي قوي.
يمكن أن تحسن القدرة على إدارة الحزمة المحسنة بموجة المليمترات بشكل فعال موثوقية الإشارة وتحقيق كسب إشارة أقوى.
يمكن أن تعتمد موجة المليمتر أيضًا تنوع المسار للتعامل مع مشكلة الحجب من خلال التنوع الرأسي والتنوع الأفقي.
عرض تأثير المحاكاة لتنوع المسار
على الجانب الطرفي ، يمكن لتنوع هوائي المطراف أيضًا تحسين موثوقية الإشارة ، وتخفيف مشكلة حجب اليد ، وتقليل التأثير الناجم عن التوجيه العشوائي للمستخدم.
عرض تأثير المحاكاة للتنوع الطرفي
باختصار ، من خلال الدراسة المتعمقة لتكنولوجيا انعكاس الموجات المليمترية وتنوع المسار ، تم تحسين تغطية موجة المليمتر بشكل كبير وتم تحقيق النقل بدون خط البصر (NLOS) من خلال تقنية أكثر تقدمًا متعددة الحزم.من حيث التكنولوجيا ، حلت الموجة المليمترية عنق الزجاجة السابق وأصبحت أكثر نضجًا ، والتي يمكن أن تلبي تمامًا الطلب التجاري.
من حيث السلسلة الصناعية ، 5Gالموجة المليمترية هي أيضًا أكثر نضجًا مما تعتقد.
في الشهر الماضي ، أوضح Fuchang Li ، مدير مركز أبحاث التكنولوجيا اللاسلكية بمعهد China Unicom Research Institute ، أنه "في الوقت الحاضر ، أصبحت قدرة سلسلة صناعة الموجات المليمترية ناضجة."
في معرض MWC Shanghai في بداية العام ، قال المشغلون المحليون أيضًا: "بدعم من الطيف والمعايير والصناعة ، حققت موجة المليمتر تقدمًا تجاريًا إيجابيًا. بحلول عام 2022 ، 5Gسيكون للموجة المليمترية قدرة تجارية واسعة النطاق ".
تم تقديم طلب الموجة المليمترية
بعد الانتهاء من المزايا التقنية للموجة المليمترية ، دعنا نلقي نظرة على سيناريوهات التطبيق الخاصة بها.
كما نعلم جميعًا ، فإن أهم شيء لاستخدام التكنولوجيا هو "تطوير نقاط القوة وتجنب نقاط الضعف".بعبارة أخرى ، يجب استخدام تقنية في السيناريو الذي يمكن أن يفسح المجال لمزاياها بالكامل.
مزايا موجة 5G ملليمتر هي المعدل والسعة والتأخير الزمني.لذلك ، فهو الأنسب للمطارات والمحطات والمسارح وصالات الألعاب الرياضية وغيرها من الأماكن المكتظة بالسكان ، فضلاً عن مشاهد الصناعة الرأسية الحساسة جدًا للتأخير الزمني ، مثل التصنيع الصناعي والتحكم عن بعد وإنترنت المركبات وما إلى ذلك.
فيما يتعلق بمجالات التطبيق المحددة ، فإن الواقع الافتراضي والوصول عالي السرعة والأتمتة الصناعية والصحة الطبية والنقل الذكي وما إلى ذلك كلها أماكن يمكن فيها استخدام موجة 5G ملليمتر.
لاستهلاك الإنترنت.
بالنسبة للمستخدمين الأفراد العاديين ، يأتي أكبر طلب لعرض النطاق الترددي من الفيديو ويأتي أكبر طلب تأخير من الألعاب.تقنية VR / AR (الواقع الافتراضي / الواقع المعزز) لها متطلبات مزدوجة لعرض النطاق الترددي والتأخير.
تتطور تقنية VR / AR بسرعة ، بما في ذلك الكون الفوقي شديد الحرارة مؤخرًا ، والذي يرتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بهم.
للحصول على تجربة غامرة مثالية والقضاء تمامًا على الدوار ، يجب أن تكون دقة فيديو VR أعلى من 8K (حتى 16K و 32K) ، ويجب أن يكون التأخير في غضون 7 مللي ثانية.ليس هناك شك في أن موجة 5G ملليمتر هي أنسب تقنيات الإرسال اللاسلكي.
أجرت كوالكوم وإريكسون اختبار XR بناءً على موجة 5G ملليمتر ، مما أدى إلى توفير 90 إطارًا في الثانية و 2K لكل مستخدم × XR بدقة 2K ، مع تأخير أقل من 20 مللي ثانية ، ومتوسط معدل نقل للوصلة الهابطة يزيد عن 50 ميجا بت في الثانية.
تظهر نتائج الاختبار أن gnodeb واحدًا فقط مع عرض نطاق ترددي للنظام 100 ميجاهرتز يمكنه دعم وصول 5G لستة مستخدمي XR في نفس الوقت.مع دعم ميزات 5G في المستقبل ، من الواعد أكثر دعم الوصول المتزامن لأكثر من 12 مستخدمًا.
اختبار XR
سيناريو تطبيق مهم آخر لسطح موجة 5G ملليمتر لمستخدمي المستهلكين النهائيين C هو البث المباشر للأحداث الرياضية واسعة النطاق.
في فبراير 2021 ، أقيمت نهائيات موسم كرة القدم الأمريكية "سوبر بول" في ملعب ريموند جيمس.
بمساعدة Qualcomm ، قامت شركة Verizon ، المشغل الأمريكي المعروف ، ببناء الاستاد ليصبح أسرع ملعب إنترنت في العالم باستخدام تقنية موجة 5G ملليمتر.
خلال المنافسة ، حملت شبكة الموجات 5G ملليمتر أكثر من 4.5 تيرا بايت من إجمالي حركة المرور.في بعض السيناريوهات ، كان معدل الذروة يصل إلى 3 جيجابت في الثانية ، أي حوالي 20 ضعفًا من 4G LTE.
من حيث سرعة الوصلة الصاعدة ، يعتبر هذا الوعاء الفائق أول حدث مهم في العالم يستخدم إرسال موجات 5G ملليمتر.هيكل إطار الموجة المليمترية مرن ، ويمكن تعديل نسبة إطار الوصلة الصاعدة والهابطة لتحقيق عرض نطاق أعلى للوصلة الصاعدة.
وفقًا للبيانات الميدانية ، حتى في ساعات الذروة ، تكون موجة 5G ملليمتر أسرع بنسبة 50٪ من 4G LTE.بمساعدة قدرة الارتباط الصاعد القوية ، يمكن للجماهير تحميل الصور ومقاطع الفيديو لمشاركة اللحظات الرائعة للعبة.
أنشأت Verizon أيضًا تطبيقًا لدعم المعجبين لمشاهدة بث مباشر للألعاب عالية الدقة من 7 قنوات في نفس الوقت ، و 7 كاميرات تعرض الألعاب من زوايا مختلفة.
في عام 2022 ، ستُفتتح دورة الألعاب الأولمبية الشتوية الرابعة والعشرون في بكين.في ذلك الوقت ، لن يكون هناك طلب الوصول والمرور الذي تجلبه الهواتف المحمولة للجمهور فحسب ، بل سيكون هناك أيضًا طلب على بيانات الإرجاع من خلال البث الإعلامي.على وجه الخصوص ، تشكل إشارة الفيديو 4K HD متعددة القنوات وإشارة فيديو الكاميرا البانورامية (المستخدمة لعرض VR) تحديًا شديدًا لعرض النطاق الترددي للوصلة الصاعدة لشبكة اتصالات الهاتف المحمول.
استجابةً لهذه التحديات ، تخطط شركة تشاينا يونيكوم للاستجابة بفعالية باستخدام تقنية موجات 5G ملم.
في مايو من هذا العام ، أجرت ZTE و China Unicom و Qualcomm اختبارًا.باستخدام موجة 5G ملليمتر + بنية إطار الوصلة الصاعدة الكبيرة ، يمكن إعادة إرسال محتوى فيديو 8K الذي تم جمعه في الوقت الفعلي بثبات ، وأخيراً تلقيه وتشغيله بنجاح في الطرف المستقبل.
دعنا نلقي نظرة على سيناريو تطبيق الصناعة العمودية.
موجة 5G ملليمتر لها احتمال تطبيق أوسع في tob.
بادئ ذي بدء ، يمكن أيضًا استخدام VR / AR المذكور أعلاه في صناعة التبغ.
على سبيل المثال ، يمكن للمهندسين إجراء فحص عن بُعد للمعدات في أماكن مختلفة من خلال الواقع المعزز ، وتوفير التوجيه عن بُعد للمهندسين في أماكن مختلفة ، وإجراء قبول البضائع عن بُعد في أماكن مختلفة.خلال فترة الوباء ، يمكن أن تساعد هذه التطبيقات الشركات في حل المشكلات العملية وتقليل التكاليف بشكل كبير.
انظر إلى تطبيق إرجاع الفيديو.الآن قامت العديد من خطوط الإنتاج في المصانع بتركيب عدد كبير من الكاميرات ، بما في ذلك بعض الكاميرات عالية الدقة لفحص الجودة.تلتقط هذه الكاميرات عددًا كبيرًا من صور المنتجات عالية الدقة لتحليل العيوب.
على سبيل المثال ، تقوم COMAC بإجراء تحليل الشقوق المعدنية على وصلات لحام المنتج والأسطح التي تم رشها بهذه الطريقة.بعد التقاط الصور ، يجب تحميلها على السحابة أو منصة الحوسبة الطرفية MEC ، بسرعة تصل إلى 700-800 ميجابت في الثانية.إنها تعتمد بنية إطار الوصلة الصاعدة الكبيرة ذات الموجة 5G ملليمتر ، والتي يمكن التعامل معها بسهولة.
مشهد آخر مرتبط ارتباطًا وثيقًا بتكنولوجيا الموجات 5G ملليمتر هو مركبة AGV غير المأهولة.
تدعم موجة 5G ملليمتر تشغيل AGV
AGV هو في الواقع مشهد مصغر للقيادة بدون طيار.إن تحديد المواقع والملاحة والجدولة وتجنب العوائق الخاصة بشركة AGV لها متطلبات عالية لتأخير الشبكة وموثوقيتها ، فضلاً عن متطلبات عالية لقدرة تحديد المواقع بدقة.كما طرح عدد كبير من تحديثات الخرائط في الوقت الفعلي لـ AGV متطلبات عرض النطاق الترددي للشبكة.
يمكن لموجة 5G ملليمتر أن تلبي تمامًا المتطلبات المذكورة أعلاه لسيناريوهات تطبيق AGV.
في يناير 2020 ، اختبرت إريكسون وأودي بنجاح وظيفة 5G urllc وتطبيق الأتمتة الصناعية العملي على أساس موجة 5G ملليمتر في معمل المصنع في كيستا ، السويد.
من بينها ، قاموا بشكل مشترك ببناء وحدة روبوت متصلة بموجة 5G ملليمتر.
كما هو موضح في الشكل أعلاه ، عندما يصنع ذراع الروبوت عجلة القيادة ، يمكن لستارة الليزر حماية الجانب المفتوح من وحدة الروبوت.إذا وصل عمال المصنع ، بناءً على الموثوقية العالية لـ 5G urllc ، فسيتوقف الروبوت عن العمل فورًا لتجنب إصابة العمال.
هذه الاستجابة الفورية لضمان الموثوقية مستحيلة في شبكات Wi Fi أو 4G التقليدية.
المثال أعلاه هو جزء فقط من سيناريو تطبيق موجة 5G ملليمتر.بالإضافة إلى الإنترنت الصناعي ، فإن موجة 5G ملليمتر قوية في الجراحة عن بعد في الطب الذكي وبدون سائق في إنترنت المركبات.
باعتبارها تقنية متقدمة تتمتع بالعديد من المزايا مثل المعدل العالي والسعة الكبيرة وتأخير الوقت المنخفض والموثوقية العالية ودقة تحديد المواقع العالية ، جذبت موجة 5G ملليمتر اهتمامًا واسعًا من جميع مناحي الحياة.
خاتمة
القرن الحادي والعشرون هو قرن البيانات.
تم التعرف على القيمة التجارية الضخمة الواردة في البيانات من قبل العالم.في الوقت الحاضر ، تبحث جميع الصناعات تقريبًا عن العلاقة بينها وبين البيانات والمشاركة في استخراج قيمة البيانات.
تمثل تقنيات الاتصال 5Gوتقنيات الحوسبة التي تمثلها الحوسبة السحابية والبيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي هي أدوات لا غنى عنها لتعدين قيمة البيانات.
إن الاستفادة الكاملة من 5G ، لا سيما في نطاق الموجات المليمترية ، يعادل إتقان "المفتاح الذهبي" للتحول الرقمي ، والذي لا يمكن أن يحقق قفزة الابتكار في الإنتاجية فحسب ، بل يمكن أيضًا أن يكون لا يقهر في المنافسة الشرسة في المستقبل.
باختصار ، تكنولوجيا وصناعة 5Gموجة ملليمتر قد نضجت بالكامل.مع تطبيقشبكة الجيل الخامسالصناعة التي تدخل تدريجياً في منطقة المياه العميقة ، يجب علينا تكثيف الهبوط التجاري المحلي لـشبكة الجيل الخامسالموجة المليمترية وتحقيق التطور المنسق للموجة الفرعية 6 والمليمترية.
الوقت ما بعد: 14 ديسمبر - 2021
