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5G商用新战场,高通5G毫米波技术有哪些大招?

章鹰 2020-04-01 16:06 次阅读

本站原创!

3月30日,中国5G市场传来两个好消息:第一、截至3月26日,中国5G手机产品类型76款,累计出货量超过2600万部,其中2020年出货量达2600万部。第二、中国5G新基建快速推进,5G终端手机领域大规模商用开始,以中国移动为例,在最新2020年CHBN具体目标来看,中国移动通过终端+应用+权益,力争今年发展7000万户5G资费客户,带动销售1亿部5G终端。

5G要改变社会,必须能够赋能各行各业,从而快速且高效的满足碎片化和差异化的海量业务需求。从5G在疫情当中实现的远程诊疗、5G视频直播、5G智能机器人和5G加AI测温,5G未来应用将会多种多样,但目前杀手级应用还没有出现,技术上如何演进支持更多垂直应用,并且保护数据和个人隐私安全,都成为当前关注的焦点。

5G技术如何帮助用户实现其业务需求?3月31日,高通5G在线沟通交流会Qualcomm中国区研发负责人徐晧博士给我们带来了最新解答。5G毫米波技术不仅在带宽和速率上体现了极致优势,而且其在工业现场、室外追踪、室内定位和热点应用上都亮点多多。

图:Qualcomm中国区研发负责人徐晧博士

5G标准Rel-16新版本到Rel-17版本如何演进?

近日,据外媒报道,受到新冠肺炎在全球肆虐的影响,标准组织3GPP将5G协议R16、R17版本的发布推迟了3个月,根据最新时间表,Release 16规范将于2020年6月完成,随后的Release 17的预定日期将推出到2021年12月。

徐晧博士表明:“在2015年,行业提出5G速度比4G快10倍,时延达到4G的十分之一,网络容量达到100倍,还是非常激进的目标,这有赖两个关键点: 5G的标准推进中,我们需要考虑所有的频谱以及灵活的组网方式。第二,我们需要合理安排发展规划。5G的Rel-15和Rel-16版本中并没有急于推进5G海量物联网技术,而是在Rel-17中才计划引入了5G海量物联网以及诸如NR-Light这样的新技术。”

据笔者之前采访深圳移动5G创新中心主任吕赞福,他表示,Rel-15和Rel-16构建了5G网络基本的eMBB和URLLC能力,Rel-15主要面向eMBB场景,支持视频业务,Rel-16在功能上做了较大增强,包括系统架构上持续演进、针对垂直行业应用的增强、多接入增强以及人工智能方面增强,让5G成为连接千行百业的基础通信平台。

徐晧博士指出,Rel-16是将于今年6月冻结的5G标准的第二个版本,除了继续演进增强移动宽带以外,将进一步完善超可靠低时延通信(URLLC)的功能。同时,在Rel-16中,业界第一次引入了5G车联网技术和免许可频谱设计(NR-U)技术。

Rel-17还没有正式开始,但目前的方向是,比如全新的NR-Light,即在现有5G的基础上做一个简单版的5G来支持可穿戴设备的技术。Rel-17将进一步提升支持垂直行业应用的能力,例如厘米级定位精度和3D定位;同时,NB-IoT作为mMTC场景的核心支撑技术将在R17持续演进,增加语音能力,并在覆盖深度、移动性等方面进一步增强。

5G毫米波技术为何不可缺少?

在未来的5G网络中,毫米波频段在峰值速率上已经展现巨大优势。只有毫米波、Sub-6GHz的5G网络与持续演进的4G网络组合在一起才能构成一张完整的各项性能出众的5G网络。

徐晧博士认为,5G毫米波最大的优势是带宽而不是覆盖,毫米波频段从24GHz一直到100GHz,适合于热点地区的覆盖,比如地铁站、体育场馆或者音乐厅等人流量超大的地区,使用5G毫米波基站覆盖峰值速率会有明显提升。从测试结果中可以发现,毫米波相比于Sub-6GHz有着明显的速度优势,实际上毫米波也被业界称之为5G的高速公路。毫米波是有非常灵活的覆盖方式的。

具体来说,毫米波的24.25-27.5GHz,27.5-29.5GHz频段拥有海量带宽,比目前正在使用3G/4G带宽多25倍,毫米波通过大带宽还可实现数千兆级数据速率,支持在密集空间重用,解决重点区域承载问题,同时还具备低时延的特性,可以满足更多领域的需求。

2019年5月,高通在旧金山进行的5G网络模拟实验说明毫米波室外覆盖情况,利用现有的4G基站实现了62%的毫米波室外覆盖,网络容量提升高达5倍,小区边缘突发速率和中值突发速率都得到了很大提升。这是毫米波室外覆盖的试验。

从全球范围来看,除了美国以外,意大利、俄罗斯、韩国、日本、东南亚、澳大利亚、拉美也都有在2020年或2021年部署毫米波的计划。目前,中国在毫米波试验和频谱规划上也正在推进,很可能于2021年或之后进行毫米波的部署。

5G毫米波技术在哪些应用场景有成功案例?

在沟通会上,徐晧博士展示移动毫米波演进案例,搭载骁龙X50 5G芯片的移动测试终端固定在无人机上,遥控无人机在公司园区内穿梭飞行,测试结果显示:毫米波能够支持终端高速移动和身处高处时的稳健连接。

此外,在演示中高通做了最新的Rel-16引进的集成接入及回传(IAB)技术和多发射及接收点(TRP)的模拟测试,毫米波基站可能有好几个天线矩阵。高通还对毫米波覆盖的增强做了模拟演示,比如目前毫米波一个很重要的技术就是波束成型,我们通过波束成型在小区和小区之间进行无缝切换,能够实现用户在毫米波这种OTA场景下很好的体验。演示中的这位女士通过一个毫米波中继接转毫米波小基站的信号达到更好的毫米波覆盖。

工业物联网扩展案例:在现代化工业4.0的车间里,我们看到很多的机械臂在5G网络支持下自动地进行操作和工作,5G的三大应用场景都在这个车间内得以体现。车间里有大量的传感器,需要5G的海量物联网技术来支持;工作人员戴的VR/AR眼镜等头显设备以及计算机视觉包括AR和5G的连接,可以通过这种计算机视觉来处理监控的摄像头,也包括工作人员的的手机终端,都属于增强型移动宽带;还有超可靠低时延,可以对机械臂进行更好的控制。同时对于自动导引运输车的支持,也是需要结合5G和自动驾驶的技术,工业机器人也是5G和工业制造融合很好的一个领域。

对于5G技术与机器人结合用例,电子发烧友记者抛出了两大问题:对于单个机器人和多个机器人的控制,5G在关键技术应用上是否有所不同?从控制单个机器人发展到控制多个机器人的技术难点是什么?徐晧博士表示给予了明确回答。

从5G技术角度来说,控制单个机器人要比控制多个机器人相对简单一些,因为如果能够保证单台机器人与网络实现一对一连接,那么机器人控制信号中断的可能性就会比较小;但在同一地点有多个机器人不停地移动,那么部分处于移动中的机器人可能会阻挡信号传输。为了解决这个问题,Qualcomm的工业物联网演示中运用了多点传输技术,即在一个车间的4个角落都安装了传输节点,使多个节点协同为机器人提供信号传输支持。当一个节点的信号被阻挡时,其它节点可以继续保持与机器人的连接。这是从无线连接的角度提供的重要技术。

除了通过多点传输控制多个机器人之外,5G和人工智能的结合也能提供支持。例如,通过摄像头实现单目标或多目标追踪。5G与计算机视觉或人工智能技术的结合能够支持物体追踪的实现。高速率的5G网络能够支持边缘计算节点和机器人以及摄像头之间的高速连接,从而能够支持将多目标跟踪的复杂任务上传至云端或边缘进行处理,这是5G和人工智能结合的一个很好的应用场景。

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