奕东电子公司通讯通信类元器件产品可以应用于 6G 领域,这对企业发展有哪些帮助?

2023-04-08 08:21:07 来源 : 网络 作者 : 魔法林财经网

6G技术已进入试验期,相比5G来说,6G对我国的发展有何帮助?

6G,也是5G之后的延伸,即第六代移动通信标准,也被称为第六代移动通信技术。主要促进的就是物联网的发展。6G基站可同时接入数百个甚至数千个无线连接,其容量可达5G基站的1000倍。

2019年3月19日,美国联邦通信委员会(FCC)决定开放面向未来6G网络服务的“太赫兹”频谱,用于创新者开展6G技术试验。11月3日,中国宣布成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组,标志着我国6G技术研发工作正式启动。

6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。通过将卫星通信整合到6G移动通信,实现全球无缝覆盖,网络信号能够抵达任何一个偏远的乡村,让深处山区的病人能接受远程医疗,让孩子们能接受远程教育。此外,在全球卫星定位系统、电信卫星系统、地球图像卫星系统和6G地面网络的联动支持下,地空全覆盖网络还能帮助人类预测天气、快速应对自然灾害等。这就是6G未来。6G通信技术不再是简单的网络容量和传输速率的突破,它更是为了缩小数字鸿沟,实现万物互联这个“终极目标”,这便是6G的意义。

2018年3月9日,工信部部长苗圩表示中国已经着手研究6G。除中美两国外,欧盟、俄罗斯等也正在紧锣密鼓地开展相关工作。

中国通信业观察家、飞象网首席执行官项立刚则进一步提出,除陆地通信覆盖外,水下通信覆盖也有望在6G时代启动,成为整个网络覆盖体系中的一部分。

2019年11月3日,科技部会同发展改革委、教育部、工业和信息化部、中科院、自然科学基金委在北京组织召开6G技术研发工作启动会。会议宣布成立国家6G技术研发推进工作组和总体专家组,其中,推进工作组由相关政府部门组成,职责是推动6G技术研发工作实施;总体专家组由来自高校、科研院所和企业共37位专家组成,主要负责提出6G技术研究布局建议与技术论证,为重大决策提供咨询与建议。

太赫兹频段

6G将使用太赫兹(THz)频段,且6G网络的“致密化”程度也将达到前所未有的水平,届时,我们的周围将充满小基站。太赫兹频段是指100GHz-10THz,是一个频率比5G高出许多的频段。从通信1G(0.9GHz)到4G(1.8GHZ以上),我们使用的无线电磁波的频率在不断升高。因为频率越高,允许分配的带宽范围越大,单位时间内所能传递的数据量就越大,也就是我们通常说的“网速变快了”。不过,频段向高处发展的另一个主要原因在于,低频段的资源有限。就像一条公路,即便再宽阔,所容纳车辆也是有限的。当路不够用时,车辆就会阻塞无法畅行,此时就需要考虑开发另一条路。

太赫兹在天文中被称为亚毫米,这类天文台的站点一般很高而且很干燥,比如南极,还有智利的acatama沙漠。”那么,为什么说到了6G时代网络“致密化”,我们的周围会充满小基站?这就涉及到了基站的覆盖范围问题,也就是基站信号的传输距离问题。一般而言,影响基站覆盖范围的因素比较多,比如信号的频率、基站的发射功率、基站的高度、移动端的高度等。就信号的频率而言,频率越高则波长越短,所以信号的绕射能力(也称衍射,在电磁波传播过程中遇到障碍物,这个障碍物的尺寸与电磁波的波长接近时,电磁波可以从该物体的边缘绕射过去。

作为5G的高世代技术,6G的技术指标会越来越多,新的指标会和数据率、连接数、延时、能效等指标一起构成6G,还可能使用量子、太赫兹等超材料的技术。据了解,6G要构建出一张实现空、天、地、海一体化通信的网络,数据传输速率比5G还要快100倍、万物皆可模拟。

中国向全世界宣布:全球第一颗6G卫星,发射成功!比5G快上百倍,这一重大消息是在11月6号正式发出的,全球第一颗6G试验卫星,名为电子科技大学号在太原的卫星发射中心发射成功,当听到这个消息相信很多人都为之振奋。

很多人都在想,我连5G都还没用上难道就直接进入6G时代了?然而6G的定义没有那么简单,我们可以将6G看成是5G+,就是将太空的卫星通信与地面的通信真正的结合起来,实现一体化与全球化,将整个互联网从地球上移到太空当中。

而6G技术则是依赖着太赫兹通信,太赫兹是相比于曾经的无线电通信、激光通信等等,都有了极大的提高,无论是安全性、传播速度、穿透力等等,难以想象现在5G网速都这么快了,那么6G网比5G还要快上百倍到底有多恐怖。

从5G技术开始,我们中国就牢牢地掌握在手中,而事实证明将技术拿捏住究竟有多重要,而6G技术中国作为先行者,必定会对整个世界产生巨大的影响。

排除中企,美国组建6G联盟

美国也在抢占6G研发先机。据外国媒体报道,美国电信行业协会已经发起了6G联盟,该联盟由美国电信行业解决方案联盟(ATIS)主导。高通、微软、Facebook、AT&T等都是该联盟的创始会员,三星、诺基亚等也都已成为其会员,苹果和谷歌近期也先后加入。

6G市场规模远超5G

从通信技术发展来看,技术都是逐步积累起来的,高世代技术都是建立在前一代技术发展的基础上,5G水平的高低也很大程度上影响着6G技术的研发进程。

5G将是一个完整的社会智能化体系而非单纯的通信技术,6G要解决的是无处不在的计算,因此要绕过5G做6G,其难度将非常大,成功的可能性也将非常小。因此,凭借在5G建设中的优势,中国目前并不落后,很有可能引领着全球6G技术的方向。

6G规划的应用场景远超5G,未来的市场规模也远大于5G市场。据中国移动预测,到2025年,国内5G将拉动近10万亿元的市场规模,6G正式商用后将拉动更大的市场规模,当然距离6G组建成网还有相当长的时间。据三星白皮书预计,6G标准的完成和商业化最早可能于2028年实现,大规模商业化可能于2030年左右实现。

5G时代的到来将带来哪些变化?

5G时代将来,我们的生活又将发生什么变化:

生活上:早晨起床你的5G手机会自动控制家里的智能家居设备,缓缓调节室内光线,播放悠扬的音乐,将你唤醒。穿上拖鞋时,你的体重、体脂等数据,同样被采集和发送到云端。;你上洗手间时,5G智慧马桶会自动完成尿液采集,并进行化验,得出相关数据,并上传云端。到了早饭时间,你的数字化智能厨房会根据你的健康数据,给出合适的膳食搭配,也就是最佳食谱。当然,你的冰箱也是5G智能的。它会自动对所储存的食材进行数量和质量分析——哪些食材需要补充,哪些食材已经过期需要处理,它都会通过冰箱门的大屏幕告诉你,或者将提醒信息发到你的5G手机上。除了冰箱之外,实际上家里所有的电器都内置了5G 通信模块,支持5G网络,从而变成了5G智能家电。不安全的通信网络已经被淘汰,5G能带来更安全、更稳定、更低功耗、更大带宽的网络服务,为家电的智能化提供可靠保证。

教育上:5G 在教育领域主要有三个应用场景,一是增强移动带宽,应用一般是超高清视频、VR、AR,会大幅度提高传输效率;二是海量大连接,5G 可以链接 PC、传感器、监控器,实现物联网相关连接数据的传输,打造智慧互联教室;三是低时延的高可靠,对于教育,对于时延要求会提高视觉的体验,甚至是互动的效率。应用实际当中,就会是为每个学生量身定制学习计划,动态测评学生的状态、学习专注度和活跃度。而对于教育资源匮乏的地区,5G 能够有提供更好的互联网服务,超高清、语音交互、优质教育资源,拉近老师和学生的距离。

医疗上:5G最大的大流量、大带宽、大连接、低时延,适合了未来医疗的需求。医生可以充分利用5G的高带宽,来实现生命体征数据、影像诊断结果、生化血液分析结果、电子病历等资料的高速传输,更快地调取图像信息、开展远程会诊和远程手术,随时就诊断和手术情况进行交流……待5G医疗成熟后,将为医疗资源匮乏的地区带来先进了医疗技术,降低患者的医疗成本,也能为患者生命的急救赢得速度。

交通上:5G技术传输延时更短、传输带宽更大、整个网络会更加稳定,能够对未来自动驾驶以及车联网带来革命性的变化。

基于这种实时传输,车端视频可以实时传输到云端,同样,云端信息也可以实时下发到车端。通过这样的能力,可以在云端实现智慧交通中枢,对整个交通流量以及车辆做出远程的实时调节和控制,以及对应急车辆、公交等等做出云端的远程调度。据了解,2019年5G岗位将比去年增加20%-80%,未来10年国内5G人才需求将达到2000万人。而在2020-2022年期间,对5G人才的需求量是最大的,届时将会出现200万的人才缺口,主要集中在物联网安装调试员、VR摄影师/导演/直播策划、自动驾驶工程师、远程医疗解决方案开发者、云游戏程序员、智慧城市从业者、数据分析师等

中美5G两大方案究竟有什么区别?

5G到底是什么?

5G的全称是第五代移动通信技术(5th generation mobile networks),

1G(语音通话):第一代(1G)于20世纪70年代末推出,80年代初投入使用。1G网络是利用模拟信号使用类似AMPS和TACS等标准在分布式基站(托管在基站塔上)网络之间“传递”蜂窝用户。

2G(消息传递):在20世纪90年代,2G移动网络催生出第一批数字加密电信,提高了语音质量、数据安全性和数据容量,同时通过使用GSM标准的电路交换来提供有限的数据能力。

3G(有限数据:多媒体、文本、互联网):20世纪90年代末和21世纪初,3G网络通过完全过渡到数据分组交换,引入了具有更快数据传输速度的3G网络,其中一些语音电路交换已经是2G的标准,这使得数据流成为可能,并在2003年推出了第一个商业3G服务,包括移动互联网接入、固定无线接入和视频通话。

4G和LTE(真实数据:动态信息接入,可变设备):4G充分利用全IP组网,并完全依赖分组交换,数据传输速度是3G的10倍。由于4G网络的大带宽优势和极快的网络速度提高了视频数据的质量。LTE网络的普及为移动设备和数据传输设定了通信标准。



而5G相比于4G则增加了高速率、泛在网、低功耗、低时延的特点,从而具备超大网络容量,提供千亿设备的连接能力,满足物联网通信。目前,5G时代定义了以下三大应用场景:

eMBB:增强移动宽带,顾名思义是针对的是大流量移动宽带业务;

URLLC:超高可靠超低时延通信,例如无人驾驶等业务(3G响应为500ms,4G为50ms,5G要求0.5ms);

mMTC:大连接物联网,针对大规模物联网业务;



而5G标准则被分成了分成了R15、R16两大阶段,其中R15又分为三部分,R15 NR NSA(新空口非独立组网)标准2017年12月完成,R15 NR SA(新空口独立组网)标准2018年6月完成,后边的5G Late Drop于今年6月份冻结,而R16标准完成时间则要到2020年6月,到那个时候,5G所有标准才算完成。R15标准主要是5G组网方式,而R16主要是面向智慧工厂、无人驾驶等垂直领域应用。



如今完成的R15阶段的NSA和SA一直被人所广泛热议。

为什么会有NSA也就是非独立组网出现呢?不同于以往2G/3G/4G整体演进,5G时代核心网、基站被分开了,所以就多出了多种组合方式。R15 Late Drop标准也是为 NSA 增加了更多的组合方式,可以令移动运营商可以更便捷部署5G网络,主要是增加NSA非独立组网模式,转换为5G作为核心网,增加了5G基站为主,4G基站为辅;或者4G基站为主,5G基站为辅两种状况。此外还支持NR-NR双连接,意思就是手机同时连接到两个不同频段上,低频作为覆盖层,高频充当扩容层,既保证了信号覆盖又能提高传输速率。



目前商用的5G手机中只有华为手机支持SA组网,SA组网是未来发展趋势,但并不代表NSA是假5G,目前中国运营商很多都是用的NSA,5G的发展是由NSA向SA过渡的。明年所有手机都会支持NSA/SA,建议大家明年再买!

5G两大方案:Sub-6G和毫米波

5G的建设方式有独立组网和非独立组网两种,那你想要建设什么样的5G,其实也有两种,也就是我们说的5G两大方案:Sub-6G和毫米波。

这两种方案是根据5G所使用的不同频谱来划分的,频谱是频率谱密度的简称,手机通讯信号传输都是通过一定频率传输的。

根据2017年12月发布的 V15.0.0版TS 38.104规范,5G NR的频率范围分别定义为不同的FR:FR1与FR2。第一种(FR1)的重心放在6GHz以下的电磁(EM)频谱上(“低到中频段频谱”,也称为“Sub-6”),主要在3GHz 和4 GHz频段。第二种FR2侧重于24~300GHz之间的频段(“高频频谱”或“毫米波”)。



5G NR的频段号以“n”开头,与LTE的频段号以“B”开头不同。目前3GPP指定的5G NR频段如下:

① FR1(Sub-6GHz)范围内:



② FR2(毫米波)范围内:



波长较短的毫米波会产生较窄的波束,从而为数据传输提供更好的分辨率和安全性,且速度快、数据量大,时延小。其次,有更多的毫米波带宽可用,不仅提高了数据传输速度,还避免了低频段存在的拥堵(在研究毫米波频率应用在5G之前,该频段的主要运用在雷达和卫星业务)。5G毫米波生态系统需要大规模的基础建设,但可以获得比4G LTE网络高20倍的数据传输速度。

高通在MWC的展示中,通过运用毫米波技术,达到了4.63Gbps的网络传输速率,这是一个在4G时代无法想象的快速。



但受制于无线电波的物理特性,毫米波的短波长和窄光束特性让信号分辨率、传输安全性以及传输速度得以增强,但传输距离大大缩减。

根据谷歌对于相同范围内、相同基站数量的5G覆盖测试显示,采用毫米波部署的5G网络,100Mbps速率的可以覆盖11.6%的人口,在1Gbps的速率下可以覆盖3.9%的人口;而采用Sub-6频段的5G网络,100Mbps速率的网络可以覆盖57.4%的人口,在1Gbps的速率下可以覆盖21.2%的人口。





谷歌测试结果对比,上为毫米波覆盖,下为Sub-6覆盖

可以看到,在Sub-6下运营的5G网络覆盖率是毫米波5倍以上。而且建设毫米波基站,需要大约在电线杆上安装1300万个,将花费4000亿美元,如此才能保证28GHz频段下以每秒100 Mbps速度达到72%的覆盖率、每秒1Gbps的速度达到大约55%的覆盖率。而Sub-6只需要在原有4G基站上加装5G基站即可,大大节省了部署成本。

目前因为美国政府尤其是军方将大量3-4GHz范围内的频段用于军用通信和国防通讯,迫使美国只能选择押注毫米波。



中国选择押注Sub-6G,按3GPP关于5G的频谱范围规范,联通、电信舍弃了之前的频谱资源,换来了目前产业成熟度最高的3.5GHz资源(3400MHz-3500Mhz分配给中国电信,3500MHz-3600MHz分配给中国联通);移动则在2.6GHz频段和4.9GHz频段上持续深耕。

另外,中国虽然押注Sub-6G,但是并没有放弃对毫米波的探索,充分贯彻了鸡蛋不放在一个篮子里的理念。

中美5G建设状况

刚才我们说道,美国5G毫米波存在缺陷,所以目前Sub-6G中的3Ghz和4Ghz之间的频谱波段主导了全球的5G活动,因为相比于毫米波频谱,3Ghz和4Ghz的传播范围得到了改善,能用更少的基站数量提供相同的覆盖范围和性能。

而中国也成为了全球5G的领先者,并且有望成为5G全球经济的领导者,构建5G全球标准:

中国计划部署第一个广泛使用的5G网络,其首批Sub-6网络服务将于2020年投入使用。先发优势可能会推动智能手机和电信设备供应商以及国内半导体和系统供应商的市场大幅增长。因此,中国的互联网公司将为其国内市场开发基于5G速度和低延迟性能的服务和应用程序。随着5G在全球以类似的频段部署,中国的智能手机和互联网应用及服务很可能占据主导地位,即便它们被美国市场排除在外。中国在5G领域的发展,将重现美国在4G领域的辉煌。

在海外,中国一直在与国家和外国公司保持合作,以扩大其5G的影响力。在欧洲,尽管美国官员要求盟友阻止中国公司,华为和中兴仍然正在为个别国家的5G网络提供建设的服务,并签署了多项5G合同。此外,中国在“一带一路”计划中投入了大量时间和资源,包括推动中国建设的网络基础设施,以提供跨越整个路线的连通性。这一策略已经取得了一些成功:在2018年第三季度,华为在全球通信设备市场占有28%的份额,比2015年上升了4个百分点。随着更多地区的5G网络依赖中国通信设备推出,预计华为的市场份额将继续增长。这些努力将使中国能够推广其首选的5G网络标准和规范,并将在未来主导全球的5G产品市场。

而美国还在思考如何完全解决毫米波的缺陷,目前美国试图通过大规模MIMO和波束赋型改善毫米波的传播效率。



大规模MIMO是一种天线阵列,它将极大地扩展设备连接数和数据吞吐量,并将使基站能够容纳更多用户的信号,并显著提高网络的容量(假设存在多个用户射频路径)。波束赋型是一种识别特定用户的技术,该技术可以最有效的把数据传递给特定用户并减少附近用户的干扰。虽然这些技术可以改善毫米波的传播效率,但是在更大范围内保持连接稳定仍然存在挑战。在将毫米波作为一种更通用的无线网络解决方案部署之前,还需要投入大量的时间和研发成本来解决毫米波的传播特性问题。



除此之外,美国还在思考是否要转投Sub-6G方案,跟着中国走。

加速在美国进行5G 6 Sub-6 GHz的部署。向复杂的多频段收发器添加新频段大约需要两年时间,美国将能够通过利用市场上已有的子组件和设备来实现更成熟的频谱使用,例如使用现有的高通产品来实现中国5G系统使用的频段,从而避免花费额外的时间来弥补追赶这两年在5G研究上的落后。

然而即使通过共享频谱的方式,也需要花费5年:

想要允许Sub-6频段的商用,可以重新规划政府的频段或者共享这些频段,但这两个方式的时间都相对过长。清除频谱占用(将现有的用户和系统迁移到频谱的其他部分),然后通过拍卖、直接分配或其他方法将其释放到民用部门所花费的平均时间通常在10年以上。共享频谱是一个稍微快一点的过程,因为它不需要对现有的用户进行彻底的改革,但即使是这样,也要花费5年以上的时间。



可以说目前美国已经陷入了5G的困局之中,而中国在5G的发展上正走得十分稳健。工信部近日表示,目前各地所推进的基本上为非独立组网的5G网络,预计明年我国正式大规模投入建设独立组网的5G网络。

中国信息通信研究院的《5G产业经济贡献》认为,预计2020至2025年,我国5G商用直接带动的经济总产出达10.6万亿元,间接拉动的经济总产出约24.8万亿元,5G将直接创造超过300万个就业岗位。

最为重要的是,中国将可能成为全球5G的领导者,重现美国在4G时代的全球经济主导权。



数据来源:美国国防部国防创新委员会发布了《5G生态系统:对美国国防部的风险与机遇》(《THE 5G ECOSYSTEM: RISKS & OPPORTUNITIES FOR DoD》)报告

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