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¿Por qué China debería desarrollar ondas milimétricas de 5 g cuando la red sub-6 GHz está completamente lanzada?

Fecha de lanzamiento: 2021-12-28Fuente del autor: KinghelmVistas: 516


La banda de frecuencia de la red global 5g se divide principalmente en una banda de frecuencia inferior a 6 GHz y una banda de frecuencia de onda milimétrica. La red de ondas milimétricas de 5 g y la red de sub-6 GHz no son la relación opuesta de "solo uno de los dos puede elegir", sino la relación complementaria de "el pez y la pata de oso pueden obtener ambas". Los países eligen qué ruta técnica tomar primero, que se basa más en sus propias condiciones nacionales. Una vez que la construcción de la red 5g sub-6ghz esté madura en China, la construcción de una red de ondas milimétricas 5g también se ha incluido en la agenda.


En marzo de 2020, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información emitió el "aviso sobre la promoción del desarrollo acelerado de 5g", que mencionaba claramente que "publicar oportunamente la planificación del uso de frecuencias de algunas bandas de ondas milimétricas de 5g, organizar y llevar a cabo equipos de ondas milimétricas y pruebas de rendimiento y reserva para el uso comercial de la tecnología de ondas milimétricas de 5 g". El 30 de abril de 2021, el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información emitió el borrador para comentarios sobre el plan de acción de "navegación" de la aplicación 5g (2021-2023) (en adelante, el "borrador"), que proponía que para 2023, el La tasa de penetración de usuarios individuales de 5G en China superará el 40% y el número de usuarios superará los 560 millones. Al mismo tiempo, el borrador proponía "publicar oportunamente la planificación de frecuencia de ondas milimétricas de 5g, explorar la licencia de uso de frecuencia de ondas milimétricas de 5g e implementar el sistema de licitación". Esto también significa que después de que la red 5g sub-6ghz esté completamente lanzada en China, la construcción de ondas milimétricas 5g en China está a punto de zarpar. Además, Tian Yulong, ingeniero jefe del Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, al hablar sobre la promoción del desarrollo de alta calidad de la industria de la información y las comunicaciones en la conferencia de prensa de la oficina estatal de información en marzo, destacó que "ordenaremos promover la construcción de la red 5g y acelerar el trazado de la 6G".


La onda milimétrica de 5g y la sub-6ghz son complementarias


La onda milimétrica se refiere a una onda electromagnética con una longitud de onda de 1 mm a 10 mm y una frecuencia de 30 GHz a 300 GHz. En el campo de las comunicaciones móviles, la onda electromagnética de 24 GHz a 100 GHz suele denominarse onda milimétrica.


En 2019, la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (CMR-19) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ha determinado que para las comunicaciones móviles internacionales (IMT) se utilizará la banda de ondas milimétricas entre 24 GHz y 86 GHz, de las cuales 24.25-27.5 GHz, 37 Las bandas de -43.5ghz y 66-71ghz son bandas IMT con integración global.


En comparación con el sistema 5g de sub-6 GHz (banda de frecuencia inferior a 6 GHz), la comunicación por ondas milimétricas de 5 g tiene un gran ancho de banda de 24 GHz a 100 GHz, lo que le confiere ventajas únicas, como una velocidad más alta, un retraso menor y una configuración de interfaz de aire elástica flexible, y puede cumplir eficazmente los requisitos de la futura comunicación inalámbrica en cuanto a capacidad del sistema, velocidad de transmisión y aplicaciones diferenciadas.


Por ejemplo, en términos de velocidad de transmisión, el último análisis de Okla basado en una gran cantidad de datos medidos de su aplicación Speedtest muestra que la banda de ondas milimétricas de 5 g puede alcanzar 16 veces la banda de menos de 6 GHz.


En segundo lugar, 5g utiliza dos dimensiones de subportadora y ranura de tiempo para transmitir datos juntos. La onda milimétrica tiene las características de un gran ancho de banda, un gran intervalo de subportadora y un pequeño intervalo de tiempo correspondiente, lo que también hace que el retraso de la onda milimétrica de 5 g sea solo aproximadamente el 25 % de la banda sub-6 GHz; De manera similar, debido a que la onda milimétrica tiene un mayor ancho de banda disponible y una mayor velocidad de transmisión, también puede proporcionar una mayor capacidad para satisfacer una gama más amplia de acceso a terminales.


Además, la mayor velocidad de enlace descendente de onda milimétrica de 5 g puede admitir una reutilización espacial intensiva al tiempo que reduce la interferencia y puede resolver mejor el problema de congestión de una gran cantidad de usuarios que acceden a Internet en la misma área al mismo tiempo. Es especialmente adecuado para aplicaciones en escenarios densamente poblados como estaciones, aeropuertos y estadios.


En campos de aplicaciones industriales relevantes, como transmisión en vivo de video de ultra alta definición, monitoreo de seguridad, telemedicina y algunas aplicaciones industriales, que tienen altos requisitos de velocidad de carga y bajo retraso, las características del enlace ascendente grande de onda milimétrica de 5 g y menor retraso pueden cumplir mejor estos requisitos.


En particular, la red de ondas milimétricas de 5 g puede realizar un retorno automático sin la conexión entre la red de fibra óptica y la red central. La red 5g basada en sub-6ghz todavía depende del esquema tradicional de retorno de fibra óptica, es decir, cada estación base 5g y la red central deben estar conectadas a través de fibra óptica, lo que también aumenta el costo de implementación. La tecnología IAB (acceso integrado y backhaul) de onda milimétrica de 5 g puede admitir estaciones base de onda milimétrica de 5 g para utilizar otras estaciones base de onda milimétrica de 5 g como nodos de retransmisión y finalmente transmitir de regreso a la red central en forma de transmisión inalámbrica a través de la función de salto múltiple, que Ahorre en gran medida el costo de implementación. Esto también permite que las estaciones base de ondas milimétricas 5g admitan un despliegue intensivo más rentable.


 

Además, la tecnología de ondas milimétricas también se puede aplicar a la Internet 5g de los vehículos (v2x) para proporcionar servicios de posicionamiento que superan con creces la precisión del GPS y LTE (la precisión puede alcanzar un nivel inferior al metro).


Ma Hongbing, director general del Departamento de Innovación Científica y Tecnológica de China Unicom, presentó: "Al combinar la onda milimétrica de 5 g con la tecnología MEC e IA, la onda milimétrica puede proporcionar servicios de red privados personalizados para los clientes objetivo y puede usarse ampliamente en fábricas inteligentes, Parque, muelle inteligente y otros escenarios."


Aunque la onda milimétrica tiene más ventajas en velocidad y retardo de tiempo que la banda sub-6ghz, también tiene sus limitaciones, como una fácil atenuación de la señal, poca penetración y fácil de bloquear; Aunque existen tecnologías de formación de haces, seguimiento de haces y otras que pueden resolver bien estos problemas. Sin embargo, la banda sub-6ghz todavía tiene mayores ventajas en cuanto a cobertura y costo de implementación.


En una palabra, el despliegue de la red de ondas milimétricas 5g y la red sub-6ghz no es una relación competitiva y alternativa, sino una relación complementaria. Utilice sub-6ghz para lograr una amplia cobertura de 5g y utilice un sistema de ondas milimétricas para lograr cobertura en lugares interiores (eventos deportivos, conciertos, grandes conferencias), centros de transporte (estaciones de metro, estaciones de trenes de alta velocidad) y áreas de oficinas, así como en exteriores. cobertura de puntos calientes, acceso inalámbrico de banda ancha, etc. El despliegue coordinado de ondas milimétricas y sub-6ghz puede lograr la combinación orgánica de gran capacidad y amplia cobertura.


Los preparativos preliminares para el despliegue de ondas milimétricas 5g en China ya han comenzado y avanzan sin problemas.


Si la red sub-6ghz resuelve el problema de la cobertura de 5g, la red de ondas milimétricas de 5g puede aprovechar al máximo las ventajas de 5g para generar un mayor valor.


Meng Pu, presidente de Qualcomm China, también dijo: "Para lograr el objetivo de diseño original de 5g, necesitamos utilizar todos los recursos del espectro. La banda de frecuencia baja y media de menos de 6 GHz puede lograr el equilibrio entre cobertura, capacidad y rendimiento. mientras que la onda milimétrica de alta frecuencia por encima de 24 GHz puede admitir el máximo rendimiento y capacidad de 5g, llevar la experiencia de conexión inalámbrica de próxima generación a muchos escenarios e industrias, y brindar retardo ultra confiable y bajo a campos verticales como Internet industrial "Comunicaciones móviles". "


Según el libro blanco sobre la tecnología de ondas milimétricas de 5g publicado por GSMA en septiembre pasado, las ondas milimétricas de 5g contribuirán con 565 mil millones de dólares al PIB mundial para 2035. Entre ellos, antes de 2034, los beneficios económicos directos del uso de la banda de ondas milimétricas de 5g en China alcanzará unos 104 millones de dólares estadounidenses.


En la actualidad, el despliegue de ondas milimétricas de 5g se ha llevado a cabo en Estados Unidos, Japón, Europa y el Sudeste Asiático. Según los datos publicados por GSA en marzo de este año, más de 150 operadores en todo el mundo están invirtiendo en tecnología de ondas milimétricas de 5g.


 

De acuerdo con el plan de prueba de ondas milimétricas de 5g del grupo de promoción imt-2020 (5g) de China, en 2019 se iniciaron las pruebas de ondas milimétricas para verificar las tecnologías clave y las características del sistema de ondas milimétricas de 5g; A partir de 2020, verificar aún más la función, el rendimiento y la interoperabilidad de las estaciones base y terminales de ondas milimétricas, y llevar a cabo una verificación colaborativa de redes de alta y baja frecuencia; Al mismo tiempo, el equipo de promoción de China imt-2020 (5g) también llevó a cabo una verificación de escenario típica a su debido tiempo.


En octubre de 2019, bajo la organización del grupo de promoción imt-2020 (5g), ZTE y Qualcomm realizaron la primera prueba de interoperabilidad de ondas milimétricas (iodt) 5g de China basada en teléfonos inteligentes. Dos meses después de que se definiera el nuevo método de prueba MIMO OTA de onda milimétrica en la versión 3GPP rel-16 lanzada a principios de julio de 2020, a finales de septiembre, bajo la organización del grupo de promoción imt-2020 (5g), Qualcomm tomó la iniciativa. al completar la prueba de rendimiento de ondas milimétricas basada en el método de prueba 3GPP rel-16 MIMO OTA en el laboratorio MTNet de la Academia de Comunicaciones y Comunicaciones. Hasta ahora, Qualcomm se ha convertido en el primer fabricante de chips en China en participar y aprobar las diez pruebas de RF de onda milimétrica de 26 GHz y 5 g.


Si bien las pruebas de ondas milimétricas avanzan de manera ordenada, las características de los productos de chips también se optimizan continuamente para las necesidades de implementación de ondas milimétricas de China. El 19 de mayo de 2021, Qualcomm anunció el lanzamiento de características y funciones de actualización específicas para su primer módem y sistema RF de 10 Gbps 5g del mundo, Xiaolong X65, lanzado en febrero: compatible con un ancho de banda de 200 MHz de onda milimétrica y el modo SA de onda milimétrica, para cumplir con los Requisitos clave para el despliegue de la red de ondas milimétricas en China.


En vista del escenario de aplicación industrial de las ondas milimétricas, los fabricantes ascendentes y descendentes de la industria de ondas milimétricas de China están haciendo esfuerzos. El 21 de mayo de 2021, bajo la dirección técnica del grupo de promoción imt-2020 (5g) y las redes China Unicom, ZTE, China Unicom, Qualcomm y TVU, completaron con éxito la primera demostración comercial de retorno de video 5K de onda milimétrica 8g del mundo basada en un gran marco de enlace ascendente. estructura en la banda de 26ghz (n258) en el entorno del laboratorio.


 

En esta demostración, ZTE proporcionó una estación base de onda milimétrica de 5 g, y el enrutador de agregación de redes múltiples de 5 g de las redes TVU logró un retorno estable de contenido de video de 8 K recopilado en tiempo real a través del enlace ascendente de onda milimétrica de 5 g a través de una conexión de onda milimétrica de 5 g proporcionada por un terminal de prueba equipado con CPE. con módem Qualcomm snapdragon x55 5g, sistema RF y módulo de antena de onda milimétrica Qualcomm qtm527. Finalmente, se recibe con éxito en el extremo receptor para su reproducción.


De acuerdo con el plan de prueba de ondas milimétricas 5g del grupo de promoción imt-2020 (5g), en 2021 se promoverá la estructura de trama de enlace ascendente de ondas milimétricas grandes para admitir escenarios de aplicación diferenciados. La transmisión en tiempo real de vídeo UHD, especialmente vídeo 8K, tiene requisitos muy altos para el ancho de banda de enlace ascendente de la red móvil. La estructura de trama dsuuu utilizada en esta demostración aumenta la velocidad máxima del enlace ascendente de la tecnología de ondas milimétricas existente a tres veces al asignar más intervalos de tiempo para el enlace ascendente. La demostración verifica la capacidad de súper enlace ascendente de la onda milimétrica 5g, que es de gran importancia para cumplir con los requisitos de gran ancho de banda del enlace ascendente de muchas aplicaciones de la industria 5g en el futuro.


Vale la pena mencionar que durante la Exposición MWC de Shanghai en 2021, el área de exhibición de ondas milimétricas 5g organizada por China Unicom y GSMA y respaldada por Qualcomm mostró de manera integral aplicaciones y terminales de ondas milimétricas 5g respaldadas por 39 empresas líderes en la industria, incluida 5g de múltiples proveedores. módulos de cobertura de terminales de ondas milimétricas, teléfonos móviles, dispositivos CPE, PC, AR (realidad aumentada) y XR (realidad extendida), mochilas en vivo, robots y otras categorías ricas.



Entre ellos, los escenarios de aplicación diversificados respaldados por ondas milimétricas de 5g incluyen: experiencia competitiva de atletas, campo de nieve inteligente de realidad mixta de 5g, transmisión de video de 8K, servicio de eventos de visualización completa de 5g y transmisión en vivo de eventos de visualización gratuita, experiencia panorámica de ondas milimétricas de 5g, etc. En el esquema de transmisión en vivo de múltiples ángulos de 5G de onda milimétrica, se fotografía directamente el campo del centro internacional de esquí de fondo de Zhangjiakou. El UAV, la cámara montada en la cabeza y la cámara profesional se comunican con la estación base a través de una red inalámbrica y múltiples ángulos en tiempo real devuelven la postura heroica de los atletas en el campo del centro nacional de esquí de fondo, para realizar una transmisión en vivo desde múltiples ángulos. del campo, proporciona una experiencia de visualización diversificada para los espectadores reales. En la actualidad, China Unicom es el único socio oficial de servicios de comunicación para los Juegos Olímpicos de Invierno de Beijing 2022. La madurez de los terminales y aplicaciones relacionados con ondas milimétricas 5g ayudará a proporcionar mejores servicios 5g mediante el uso de tecnología de ondas milimétricas en los Juegos Olímpicos de Invierno de Beijing 2022.


La tecnología de ondas milimétricas 5g todavía está evolucionando, o es una parte importante de 6G


En la actualidad, la tecnología de ondas milimétricas sigue evolucionando. Por ejemplo, la tecnología integrada de acceso y retorno (IAB) mencionada anteriormente; También existe tecnología de posicionamiento de banda ancha que puede admitir un posicionamiento preciso de la terminal; Compatibilidad con espectro extendido: admite la banda de frecuencia superior a 52.6 GHz y el espectro sin licencia para asistencia con licencia y operación independiente; Gestión de haz mejorada: mejora el retardo de tiempo, la robustez y el rendimiento mediante la optimización del haz completo y el soporte del haz del panel de múltiples antenas; Optimización de conexión dual: reduzca el retraso de acceso inicial del terminal y mejore la cobertura al conectar múltiples nodos; Características de ahorro de energía: mejore el consumo de energía maximizando el período de inactividad del terminal y admita una retroalimentación de enlace más rápida.


La evolución continua de las tecnologías relacionadas con las ondas milimétricas 5g traerá nuevas oportunidades en función, eficiencia, espectro y despliegue. Además, también se espera que la tecnología de ondas milimétricas de 5 g se convierta en una parte importante de la tecnología 6G de próxima generación.


Según el documento técnico de 6G "Experiencia de hiperconectividad de próxima generación" publicado por Samsung el año pasado, la velocidad máxima de 6G alcanzará los 1000 gbps y el retraso será tan bajo como 100 US. Es posible completarlo y comercializarlo ya en 2028, mientras que la comercialización a gran escala puede realizarse alrededor de 2030. Para estos indicadores clave y nodos de tiempo, las opiniones de otros fabricantes de comunicaciones son básicamente las mismas.


Samsung también propuso tecnologías candidatas que pueden usarse en el estándar 6G, como la banda de terahercios THz, nueva tecnología de antena para mejorar la cobertura de la señal de alta frecuencia, tecnología dúplex avanzada, desarrollo de topología de red y uso compartido de espectro para mejorar la utilización de la red y la aplicación de IA.


La interpretación simultánea de 6G, la IA ilimitada, revela que la tecnología central de 6G se diversificará, la comunicación de terahercios, la comunicación de luz visible, la decodificación de modulación avanzada y la transmisión colaborativa terrestre por satélite se convertirán en la tecnología central de 6G.


 

Qualcomm enfatizó la innovación de tecnologías relacionadas, como diseño basado en datos AI/ml, dúplex completo, onda milimétrica de banda de frecuencia más alta, posicionamiento mejorado, banda de frecuencia de terahercios, interfaz inteligente, red verde, detección de RF, nueva topología, desacoplamiento extremo, búsqueda de estructuras de redes neuronales en la nube, comunicación ultrasegura, nuevo paradigma de intercambio, etc.


 

Se puede ver que muchos fabricantes creen que la tecnología de comunicación de terahercios será una de las tecnologías clave de la comunicación 6G. La banda de frecuencia de terahercios generalmente se refiere a la banda de frecuencia de 300 GHZ ~ 10000 ghz, y la onda electromagnética alrededor de 300 GHZ también puede considerarse como la onda milimétrica de la banda de frecuencia más alta. Sólo dominando la tecnología de comunicación de ondas milimétricas podremos tener la oportunidad de lograr un gran avance en la tecnología de comunicación de terahercios.


A mediados de 2020, Yang Tao, vicepresidente del departamento comercial de operadores de Huawei en China, también reveló públicamente que Huawei ha estado participando en el trabajo de investigación previa relacionado con 6G. El 6G pre investigado es principalmente en banda milimétrica y se encuentra en etapa de minería de escena y búsqueda de tecnología.

Vale la pena mencionar que a finales de 2019, el laboratorio de tecnología de equipos del grupo NTT de Japón desarrolló un chip de ultra alta velocidad 6G hecho de semiconductor compuesto de fosfuro de indio (INP) y realizó un experimento de transmisión inalámbrica de alta velocidad en la banda de 300 GHZ. Cuando se adopta la modulación 16QAM, la velocidad de transmisión inalámbrica puede alcanzar los 100 gbps. Si se utiliza la combinación de tecnologías de multiplexación espacial como MIMO y OAM, se espera lograr una transmisión inalámbrica de alta capacidad de más de 400 gpbs, lo que se aproxima al requisito de velocidad máxima de 6G.


Además, para realizar la red integrada de comunicaciones de alta velocidad por aire, tierra y mar, la banda de ondas milimétricas también será la primera opción para los enlaces entre satélites, los enlaces de usuarios cubiertos por satélites y los enlaces de alimentación desde los satélites a las estaciones terrestres. .

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