Năm 2021, công cuộc xây dựng và phát triển mạng 5G toàn cầu đạt nhiều thành tựu to lớn.Theo dữ liệu do GSA công bố vào tháng 8, hơn 175 nhà khai thác tại hơn 70 quốc gia và khu vực đã triển khai dịch vụ thương mại 5G.Có 285 nhà khai thác đang đầu tư vào 5G.Tốc độ xây dựng 5G của Trung Quốc đang dẫn đầu thế giới.Số lượng trạm gốc 5G ở Trung Quốc đã vượt quá một triệu, đạt con số đáng kinh ngạc là 1159000, chiếm hơn 70% trên toàn thế giới.Nói cách khác, cứ ba trạm gốc 5G trên thế giới thì có hai trạm được đặt ở Trung Quốc.
Trạm gốc 5G
Sự cải tiến liên tục của cơ sở hạ tầng mạng 5G đã thúc đẩy sự đổ bộ của 5G vào Internet tiêu dùng và Internet công nghiệp.Đặc biệt trong ngành dọc, có hơn 10000 trường hợp ứng dụng 5G ở Trung Quốc, bao gồm nhiều lĩnh vực như sản xuất công nghiệp, năng lượng và điện, cảng, mỏ, hậu cần và vận tải.
Không còn nghi ngờ gì nữa, 5G đã trở thành vũ khí sắc bén cho quá trình chuyển đổi số của các doanh nghiệp trong nước và là động lực cho sự phát triển kinh tế số chất lượng cao của toàn xã hội.
Tuy nhiên, trong khi các ứng dụng 5G được tăng tốc, chúng ta sẽ thấy rằng công nghệ 5G hiện tại đã bắt đầu cho thấy trạng thái "không đủ năng lực" trong một số tình huống ứng dụng đặc biệt của ngành.Về tốc độ, dung lượng, độ trễ và độ tin cậy chưa thể đáp ứng 100% yêu cầu của kịch bản.
Tại sao?Phải chăng 5G được người dân đặt nhiều kỳ vọng vẫn gặp khó là trách nhiệm lớn?
Dĩ nhiên là không.Lý do chính khiến 5G "không tương xứng" là chúng ta chỉ sử dụng "một nửa 5G".
Tôi tin rằng nhiều người biết rằng mặc dù tiêu chuẩn 5G là duy nhất nhưng có hai dải tần.Một được gọi là băng tần phụ 6 GHz và dải tần dưới 6GHz (chính xác là dưới 7.125Ghz).Cái còn lại được gọi là dải sóng milimet và dải tần trên 24GHz.
Phạm vi so sánh của hai dải tần số
Hiện tại, chỉ có 5G của băng tần phụ 6 GHz được bán trên thị trường ở Trung Quốc và không có 5G của băng tần milimet thương mại.Do đó, toàn bộ năng lượng của 5G vẫn chưa được giải phóng hoàn toàn.
Ưu điểm kỹ thuật của sóng milimet
Mặc dù 5G ở băng tần dưới 6 GHz và 5G ở băng tần milimet đều là 5G, nhưng có sự khác biệt lớn về đặc tính hiệu suất.
Theo kiến thức trong sách giáo khoa vật lý trung học cơ sở, sóng điện từ vô tuyến có tần số càng cao thì bước sóng càng ngắn, khả năng nhiễu xạ càng kém.Hơn nữa, tần số càng cao, tổn thất thâm nhập càng lớn.Do đó, vùng phủ sóng 5G của dải sóng milimet rõ ràng là yếu hơn so với trước đây.Đây là lý do chính tại sao lần đầu tiên không có sóng milimet thương mại ở Trung Quốc, và đó cũng là lý do tại sao mọi người đặt câu hỏi về sóng milimet.
Trên thực tế, logic sâu xa và sự thật của vấn đề này không hoàn toàn giống như tưởng tượng của mọi người.Nói cách khác, chúng ta thực sự có một số định kiến sai lầm về sóng milimet.
Trước hết, từ góc độ công nghệ, chúng ta phải có sự đồng thuận, nghĩa là dưới tiền đề không có sự thay đổi mang tính cách mạng nào trong lý thuyết truyền thông cơ bản hiện có, nếu chúng ta muốn cải thiện đáng kể hơn nữa tốc độ mạng và băng thông, chúng ta chỉ có thể thực hiện một vấn đề trên quang phổ.
Việc tìm kiếm các nguồn phổ tần phong phú hơn từ các băng tần cao hơn là lựa chọn tất yếu cho sự phát triển của công nghệ thông tin di động.Điều này đúng với sóng milimet hiện tại và terahertz có thể được sử dụng cho 6G trong tương lai.
Sơ đồ phổ sóng milimet
Hiện tại, băng tần phụ 6 GHz có băng thông tối đa là 100 MHz (thậm chí 10 MHz hoặc 20 MHz ở một số nơi ở nước ngoài).Quá khó để đạt được tốc độ 5Gbps hoặc thậm chí 10Gbps.
Dải sóng 5G milimet đạt 200mhz-800mhz, giúp đạt được các mục tiêu trên dễ dàng hơn rất nhiều.
Cách đây không lâu, vào tháng 8/2021, Qualcomm đã bắt tay với ZTE để hiện thực hóa kết nối kép 5G SA (nr-dc) lần đầu tiên tại Trung Quốc.Dựa trên kênh sóng mang 200 MHz ở dải sóng milimet 26 GHz và băng thông 100 MHz ở dải 3,5 GHz, Qualcomm đã làm việc cùng nhau để đạt được tốc độ tối đa đường tải xuống của một người dùng là hơn 2,43 gbps.
Hai công ty cũng sử dụng công nghệ tổng hợp sóng mang để đạt được tốc độ tối đa đường xuống của một người dùng là hơn 5Gbps dựa trên bốn kênh sóng mang 200 MHz trong dải sóng milimet 26ghz.
Vào tháng 6 năm nay, tại triển lãm MWC Barcelona, Qualcomm đã đạt được tốc độ tối đa lên tới 10,5Gbps bằng cách sử dụng Xiaolong X65, tập hợp 8 kênh dựa trên dải sóng milimet n261 (băng thông sóng mang đơn 100MHz) và băng thông 100MHz trong băng tần n77.Đây là tốc độ liên lạc di động nhanh nhất trong ngành.
Băng thông sóng mang đơn 100 MHz và 200 MHz có thể đạt được hiệu ứng này.Trong tương lai, dựa trên một sóng mang 400MHz và 800MHz, nó chắc chắn sẽ đạt được tốc độ vượt xa 10Gbps!
Ngoài tốc độ tăng đáng kể, một ưu điểm khác của sóng milimet là độ trễ thấp hơn.
Do khoảng cách giữa các sóng mang phụ, độ trễ của sóng milimet 5G có thể bằng một phần tư so với sóng dưới 6GHz.Theo xác minh thử nghiệm,
độ trễ giao diện vô tuyến của sóng milimet 5G có thể là 1ms và độ trễ khứ hồi có thể là 4ms, điều này thật tuyệt vời.
Ưu điểm thứ ba của sóng milimet là kích thước nhỏ.
Bước sóng của sóng milimet rất ngắn nên ăng-ten của nó rất ngắn.Bằng cách này, khối lượng của thiết bị sóng milimet có thể được giảm hơn nữa và có mức độ tích hợp cao hơn.Giảm bớt khó khăn cho các nhà sản xuất trong việc thiết kế sản phẩm, điều này có lợi cho việc thúc đẩy việc thu nhỏ các trạm gốc và thiết bị đầu cuối.
Ăng-ten sóng milimet (các hạt màu vàng là bộ dao động ăng-ten)
Các mảng ăng ten quy mô lớn dày đặc hơn và nhiều bộ tạo dao động ăng ten hơn cũng rất có lợi cho ứng dụng định dạng búp sóng.Chùm ăng-ten sóng milimet có thể phát xa hơn và có khả năng chống nhiễu mạnh hơn, điều này có lợi cho việc bù đắp nhược điểm về vùng phủ sóng.
Càng nhiều bộ dao động, chùm tia càng hẹp và khoảng cách càng xa
Ưu điểm thứ tư của sóng milimet là khả năng định vị với độ chính xác cao.
Khả năng định vị của hệ thống không dây có liên quan mật thiết đến bước sóng của nó.Bước sóng càng ngắn thì độ chính xác định vị càng cao.
Định vị bằng sóng milimet có thể chính xác đến từng centimet hoặc thậm chí thấp hơn.Đây là lý do tại sao nhiều ô tô hiện đang sử dụng radar sóng milimet.
Đã nói về ưu điểm của sóng milimet, chúng ta hãy quay lại và nói về nhược điểm của sóng milimet.
Bất kỳ công nghệ (Truyền thông) nào cũng có những ưu điểm và nhược điểm riêng.Nhược điểm của sóng milimet là khả năng xuyên sóng yếu và vùng phủ sóng ngắn.
Trước đây, chúng tôi đã đề cập rằng sóng milimet có thể tăng cường khoảng cách phủ sóng bằng cách tăng cường định dạng chùm tia.Nói cách khác, năng lượng của một số lượng lớn ăng-ten được tập trung theo một hướng nhất định, để tăng cường tín hiệu theo một hướng cụ thể.
Giờ đây, sóng milimet sử dụng ăng-ten mảng định hướng có mức tăng cao để đáp ứng thách thức về tính di động thông qua công nghệ đa chùm tia.Theo kết quả thực tế, định dạng búp sóng tương tự hỗ trợ chùm tia hẹp có thể khắc phục hiệu quả hiện tượng suy hao đường truyền đáng kể ở dải tần trên 24GHz.
Mảng ăng ten định hướng có mức tăng cao
Ngoài việc tạo chùm tia, đa chùm sóng milimet cũng có thể thực hiện tốt hơn việc chuyển đổi chùm tia, dẫn hướng chùm tia và theo dõi chùm tia.
Chuyển đổi chùm có nghĩa là thiết bị đầu cuối có thể chọn các chùm ứng cử viên phù hợp hơn để chuyển đổi hợp lý trong môi trường thay đổi liên tục để đạt được hiệu ứng tín hiệu tốt hơn.
Dẫn hướng chùm tia có nghĩa là thiết bị đầu cuối có thể thay đổi hướng chùm tia đường lên để phù hợp với hướng chùm tia tới từ gnodeb.
Theo dõi chùm có nghĩa là thiết bị đầu cuối có thể phân biệt các chùm khác nhau từ gnodeb.Chùm tia có thể di chuyển cùng với chuyển động của thiết bị đầu cuối, để đạt được mức tăng anten mạnh.
Khả năng quản lý chùm tia được tăng cường bằng sóng milimet có thể cải thiện hiệu quả độ tin cậy của tín hiệu và đạt được mức tăng tín hiệu mạnh hơn.
Sóng milimet cũng có thể sử dụng đa dạng đường dẫn để giải quyết vấn đề chặn thông qua phân tập dọc và phân tập ngang.
Trình diễn hiệu ứng mô phỏng của đa dạng đường dẫn
Về phía thiết bị đầu cuối, tính đa dạng của ăng-ten đầu cuối cũng có thể cải thiện độ tin cậy của tín hiệu, giảm bớt vấn đề chặn tay và giảm tác động do hướng ngẫu nhiên của người dùng gây ra.
Trình diễn hiệu ứng mô phỏng của phân tập thiết bị đầu cuối
Tóm lại, với nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ phản xạ sóng milimet và đa dạng đường truyền, phạm vi phủ sóng của sóng milimet đã được cải thiện đáng kể và việc truyền dẫn không theo đường ngắm (NLOS) đã được hiện thực hóa thông qua công nghệ đa tia tiên tiến hơn.Về mặt công nghệ, sóng milimet đã giải quyết được nút thắt cổ chai trước đó và ngày càng trưởng thành hơn, có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu thương mại.
Xét về chuỗi công nghiệp, 5Gsóng milimet cũng trưởng thành hơn nhiều so với bạn nghĩ.
Tháng trước, Fuchang Li, giám đốc trung tâm nghiên cứu công nghệ không dây của Viện nghiên cứu China Unicom, đã nói rõ rằng "hiện tại, khả năng chuỗi công nghiệp sóng milimet đã trưởng thành."
Tại triển lãm MWC Thượng Hải hồi đầu năm, các nhà mạng trong nước cũng cho biết: "Với sự hỗ trợ của phổ tần, tiêu chuẩn và ngành, sóng milimet đã có những bước tiến thương mại hóa tích cực. Đến năm 2022, 5Gsóng milimet sẽ có khả năng thương mại quy mô lớn."
Đã nộp đơn đăng ký sóng milimet
Sau khi hoàn thành các ưu điểm kỹ thuật của sóng milimet, chúng ta hãy xem xét các tình huống ứng dụng cụ thể của nó.
Như chúng ta đã biết, điều quan trọng nhất khi sử dụng công nghệ là “phát huy điểm mạnh, tránh điểm yếu”.Nói cách khác, một công nghệ nên được sử dụng trong kịch bản có thể phát huy hết lợi thế của nó.
Ưu điểm của sóng milimet 5G là tốc độ, dung lượng và độ trễ thời gian.Do đó, nó phù hợp nhất cho sân bay, nhà ga, nhà hát, phòng tập thể dục và những nơi đông dân cư khác, cũng như các cảnh công nghiệp dọc rất nhạy cảm với độ trễ thời gian, chẳng hạn như sản xuất công nghiệp, điều khiển từ xa, Internet của phương tiện, v.v.
Xét về các lĩnh vực ứng dụng cụ thể, thực tế ảo, truy cập tốc độ cao, tự động hóa công nghiệp, y tế, giao thông thông minh, v.v. đều là những nơi có thể sử dụng sóng 5G milimet.
Đối với việc tiêu thụ Internet.
Đối với người dùng cá nhân thông thường, nhu cầu băng thông lớn nhất đến từ video và nhu cầu độ trễ lớn nhất đến từ trò chơi.Công nghệ VR/AR (thực tế ảo/thực tế tăng cường) có yêu cầu kép về băng thông và độ trễ.
Công nghệ VR / AR đang phát triển nhanh chóng, bao gồm cả siêu vũ trụ rất nóng gần đây, cũng liên quan mật thiết đến chúng.
Để có được trải nghiệm nhập vai hoàn hảo và loại bỏ hoàn toàn hiện tượng chóng mặt, độ phân giải video của VR phải trên 8K (thậm chí là 16K và 32K) và độ trễ phải trong vòng 7ms.Không còn nghi ngờ gì nữa, sóng milimet 5G là công nghệ truyền dẫn không dây phù hợp nhất.
Qualcomm và Ericsson đã tiến hành thử nghiệm XR dựa trên sóng milimet 5G, mang lại 90 khung hình mỗi giây và 2K cho mỗi người dùng × trải nghiệm XR với độ phân giải 2K, độ trễ dưới 20 mili giây và thông lượng đường tải xuống trung bình hơn 50 Mb/giây.
Kết quả thử nghiệm cho thấy chỉ một gnodeb có băng thông hệ thống là 100MHz mới có thể hỗ trợ truy cập 5G cho sáu người dùng XR cùng một lúc.Với sự hỗ trợ của các tính năng 5G trong tương lai, việc hỗ trợ truy cập đồng thời của hơn 12 người dùng sẽ hứa hẹn hơn.
kiểm tra XR
Một kịch bản ứng dụng quan trọng khác của bề mặt sóng 5G milimet cho người dùng tiêu dùng C-end là phát sóng trực tiếp các sự kiện thể thao quy mô lớn.
Vào tháng 2 năm 2021, trận chung kết mùa giải bóng đá Mỹ "siêu bát" được tổ chức tại Sân vận động Raymond James.
Với sự trợ giúp của Qualcomm, Verizon, nhà mạng nổi tiếng của Mỹ, đã xây dựng sân vận động này thành sân vận động có tốc độ Internet nhanh nhất thế giới nhờ sử dụng công nghệ sóng milimet 5G.
Trong suốt cuộc thi, mạng sóng milimet 5G đã mang tổng lưu lượng hơn 4,5tb.Trong một số trường hợp, tốc độ cao nhất lên tới 3gbps, gấp khoảng 20 lần so với 4G LTE.
Về tốc độ đường lên, siêu bát này là sự kiện quan trọng đầu tiên trên thế giới sử dụng đường truyền đường lên bằng sóng milimet 5G.Cấu trúc khung sóng milimet rất linh hoạt và tỷ lệ khung đường lên và đường xuống có thể được điều chỉnh để đạt được băng thông đường lên cao hơn.
Theo dữ liệu thực địa, ngay cả vào giờ cao điểm, sóng milimet của 5G nhanh hơn 50% so với 4G LTE.Với sự trợ giúp của khả năng uplink mạnh mẽ, người hâm mộ có thể tải lên ảnh và video để chia sẻ những khoảnh khắc tuyệt vời của trò chơi.
Verizon cũng đã tạo ra một ứng dụng để hỗ trợ người hâm mộ xem các trận đấu trực tiếp HD trên 7 kênh cùng lúc và 7 camera trình chiếu các trận đấu từ các góc độ khác nhau.
Năm 2022, Thế vận hội Olympic mùa đông lần thứ 24 sẽ được khai mạc tại Bắc Kinh.Khi đó, không chỉ nhu cầu truy cập và lưu lượng truy cập do điện thoại di động của khán giả mang lại, mà còn cả nhu cầu dữ liệu quay lại do phát thanh truyền hình mang lại.Đặc biệt, tín hiệu video 4K HD đa kênh và tín hiệu video camera toàn cảnh (được sử dụng để xem VR) đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với băng thông đường lên của mạng thông tin di động.
Để đối phó với những thách thức này, China Unicom có kế hoạch tích cực ứng phó với công nghệ sóng milimet 5G.
Vào tháng 5 năm nay, ZTE, China Unicom và Qualcomm đã tiến hành một cuộc thử nghiệm.Sử dụng sóng milimet 5G + cấu trúc khung đường lên lớn, nội dung video 8K được thu thập trong thời gian thực có thể được truyền ngược ổn định và cuối cùng được nhận và phát lại thành công ở đầu nhận.
Chúng ta hãy xem kịch bản ứng dụng ngành dọc.
Sóng milimet 5G có triển vọng ứng dụng rộng hơn trong tob.
Trước hết, VR / AR được đề cập ở trên cũng có thể được sử dụng trong ngành tob.
Ví dụ: các kỹ sư có thể tiến hành kiểm tra thiết bị từ xa ở những nơi khác nhau thông qua AR, cung cấp hướng dẫn từ xa cho các kỹ sư ở những nơi khác nhau và tiến hành chấp nhận hàng hóa từ xa ở những nơi khác nhau.Trong thời kỳ dịch bệnh, các ứng dụng này có thể giúp doanh nghiệp giải quyết các vấn đề thực tế và giảm đáng kể chi phí.
Nhìn vào ứng dụng quay lại video.Giờ đây, nhiều dây chuyền sản xuất của nhà máy đã lắp đặt một số lượng lớn camera, bao gồm một số camera độ nét cao để kiểm tra chất lượng.Những máy ảnh này chụp một số lượng lớn ảnh sản phẩm có độ nét cao để phân tích lỗi.
Ví dụ, COMAC thực hiện phân tích vết nứt kim loại trên các mối hàn sản phẩm và bề mặt phun sơn theo cách này.Sau khi ảnh được chụp, chúng cần được tải lên đám mây hoặc nền tảng điện toán biên MEC, với tốc độ đường lên là 700-800mbps.Nó sử dụng cấu trúc khung đường lên lớn sóng milimet 5G, có thể dễ dàng xử lý.
Một bối cảnh khác liên quan mật thiết đến công nghệ sóng milimet 5G là xe không người lái AGV.
Sóng milimet 5G hỗ trợ vận hành AGV
AGV thực sự là một cảnh lái xe không người lái thu nhỏ.Định vị, điều hướng, lập lịch trình và tránh chướng ngại vật của AGV có yêu cầu cao về độ trễ và độ tin cậy của mạng, cũng như yêu cầu cao về khả năng định vị chính xác.Một số lượng lớn các bản cập nhật bản đồ thời gian thực của AGV cũng đưa ra các yêu cầu về băng thông mạng.
Sóng milimet 5G hoàn toàn có thể đáp ứng các yêu cầu trên của các kịch bản ứng dụng AGV.
Vào tháng 1 năm 2020, Ericsson và Audi đã thử nghiệm thành công chức năng url 5G và ứng dụng tự động hóa công nghiệp thực tế dựa trên sóng milimet 5G trong phòng thí nghiệm của nhà máy ở Kista, Thụy Điển.
Trong số đó, họ đã cùng nhau chế tạo một đơn vị robot, được kết nối bằng sóng milimet 5G.
Như thể hiện trong hình trên, khi cánh tay rô bốt làm vô lăng, bức màn laze có thể bảo vệ mặt mở của bộ phận rô bốt.Nếu công nhân nhà máy tiếp cận, dựa trên độ tin cậy cao của 5G urlc, robot sẽ ngừng hoạt động ngay lập tức để tránh gây thương tích cho công nhân.
Khả năng phản hồi tức thì để đảm bảo độ tin cậy này là điều không thể có trong Wi Fi hoặc 4G truyền thống.
Ví dụ trên chỉ là một phần của kịch bản ứng dụng của sóng milimet 5G.Ngoài Internet công nghiệp, sóng 5G milimet còn mạnh trong phẫu thuật từ xa trong y học thông minh và không người lái trong Internet của các phương tiện.
Là một công nghệ tiên tiến với nhiều ưu điểm như tốc độ cao, dung lượng lớn, độ trễ thời gian thấp, độ tin cậy cao và độ chính xác định vị cao, sóng 5G milimet đã thu hút sự quan tâm rộng rãi từ mọi tầng lớp xã hội.
Phần kết luận
Thế kỷ 21 là thế kỷ của dữ liệu.
Giá trị thương mại khổng lồ chứa trong dữ liệu đã được thế giới công nhận.Ngày nay, hầu hết tất cả các ngành đang tìm kiếm mối quan hệ giữa họ với dữ liệu và tham gia vào việc khai thác giá trị dữ liệu.
Các công nghệ kết nối được đại diện bởi 5Gvà các công nghệ điện toán mà đại diện là điện toán đám mây, dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo là những công cụ không thể thiếu để khai thác giá trị dữ liệu.
Tận dụng triệt để 5G, đặc biệt là ở dải sóng milimet, tương đương với việc nắm vững “chìa khóa vàng” của chuyển đổi kỹ thuật số, không chỉ có thể tạo ra bước nhảy vọt về năng suất đổi mới mà còn có thể trở thành bất khả chiến bại trong cuộc cạnh tranh khốc liệt trong tương lai.
Nói một cách dễ hiểu, công nghệ và ngành công nghiệp 5Gsóng milimet đã trưởng thành hoàn toàn.Với việc áp dụng5Gngành công nghiệp đang dần tiến vào vùng nước sâu, chúng ta nên đẩy mạnh việc hạ cánh thương mại trong nước5Gsóng milimet và nhận ra sự phát triển phối hợp của sóng phụ 6 và milimet.
Thời gian đăng bài: 14-Dec-2021
