2021년, 글로벌 5G 네트워크의 구축과 발전은 큰 성과를 거두었습니다.GSA가 8월에 발표한 데이터에 따르면 70개 이상의 국가 및 지역에서 175개 이상의 사업자가 5G 상용 서비스를 시작했습니다.5G에 투자하고 있는 통신사는 285개다.중국의 5G 건설 속도는 세계 최전선에 있다.중국의 5G 기지국 수는 100만 개를 넘어 전 세계의 70% 이상을 차지하는 115만 9000개에 이른다.즉, 전 세계 3개의 5G 기지국 중 2개는 중국에 있습니다.
5G 기지국
5G 네트워크 인프라의 지속적인 개선으로 소비자 인터넷과 산업용 인터넷에서 5G의 진입이 가속화되었습니다.특히 수직 산업에서 중국에는 산업 제조, 에너지 및 전력, 항구, 광산, 물류 및 운송과 같은 많은 분야를 포괄하는 10,000개 이상의 5G 적용 사례가 있습니다.
5G가 국내 기업의 디지털 변혁을 위한 날카로운 무기이자 전체 사회에서 디지털 경제의 고품질 발전을 위한 엔진이 되었다는 데는 의심의 여지가 없습니다.
그러나 5G 애플리케이션이 가속화되는 동안 기존 5G 기술이 일부 특수한 산업 애플리케이션 시나리오에서 "무능력" 상태를 보이기 시작했음을 알게 될 것입니다.속도, 용량, 지연 및 신뢰성 측면에서 시나리오의 요구 사항을 100% 충족할 수 없습니다.
왜?사람들의 높은 기대를 받고 있는 5G는 여전히 큰 책임이 되기 어려운가?
당연히 아니지.5G가 "부적절"한 주된 이유는 우리가 "절반의 5G"만 사용하기 때문입니다.
5G 표준이 유일한 표준이지만 두 개의 주파수 대역이 있다는 것을 많은 사람들이 알고 있다고 생각합니다.하나는 sub-6GHz 대역이라고 하는데, 주파수 범위는 6GHz 이하(정확히는 7.125Ghz 이하)이다.다른 하나는 밀리미터파 대역이라고 하며 주파수 범위는 24GHz 이상입니다.
두 주파수 대역의 범위 비교
현재 중국에서는 Sub-6GHz 대역의 5G만 상용화되어 있으며 상용 밀리미터파 대역의 5G는 없습니다.따라서 5G의 모든 에너지가 완전히 방출되지 않았습니다.
밀리미터파의 기술적 장점
6GHz 이하 대역의 5G와 밀리미터파 대역의 5G는 5G지만 성능 특성에는 큰 차이가 있다.
중학교 물리학 교과서의 지식에 따르면 무선 전자기파의 주파수가 높을수록 파장이 짧고 회절 능력이 떨어집니다.또한 주파수가 높을수록 침투 손실이 커집니다.따라서 밀리미터파 대역의 5G 커버리지는 전자보다 분명히 약합니다.이것이 중국에서 처음으로 상업적인 밀리미터파가 없는 주된 이유이며 사람들이 밀리미터파를 의심하는 이유이기도 합니다.
사실 이 문제의 뿌리 깊은 논리와 진실은 모든 사람의 상상과 완전히 같지는 않습니다.즉, 우리는 실제로 밀리미터파에 대해 잘못된 편견을 가지고 있습니다.
우선 기술적인 관점에서 합의가 있어야 합니다. 즉, 기존 통신의 기본 이론에 혁명적인 변화가 없다는 전제 하에 네트워크 속도와 대역폭을 더욱 획기적으로 개선하려면 스펙트럼의 문제.
더 높은 주파수 대역에서 더 풍부한 스펙트럼 자원을 찾는 것은 이동통신 기술의 발전을 위한 불가피한 선택이다.이는 현재 밀리미터파와 향후 6G에 사용될 수 있는 테라헤르츠에 해당됩니다.
밀리미터파 스펙트럼의 개략도
현재 sub-6GHz 대역은 최대 대역폭이 100MHz(해외 일부 지역에서는 10MHz 또는 20MHz)입니다.5Gbps 또는 10Gbps의 속도를 달성하는 것은 너무 어렵습니다.
5G 밀리미터파 대역은 200mhz-800mhz에 도달하므로 위의 목표를 훨씬 쉽게 달성할 수 있습니다.
얼마 전인 2021년 8월, Qualcomm은 ZTE와 손잡고 중국에서 처음으로 5G SA 이중 연결(nr-dc)을 실현했습니다.26GHz 밀리미터파 대역의 200MHz 캐리어 채널과 3.5GHz 대역의 100MHz 대역폭을 기반으로 Qualcomm은 2.43Gbps 이상의 단일 사용자 다운링크 피크 속도를 달성하기 위해 협력했습니다.
양사는 캐리어 어그리게이션 기술을 활용해 26GHz 밀리미터파 대역에서 4개의 200MHz 캐리어 채널을 기반으로 5Gbps 이상의 단일 사용자 다운링크 피크 속도를 달성한다.
올해 6월 MWC 바르셀로나 전시회에서 Qualcomm은 Xiaolong X65, n261 밀리미터파 대역(단일 반송파 대역폭 100MHz) 기반의 8채널 집선, n77 대역에서 100MHz 대역폭을 사용하여 최대 10.5Gbps의 최대 속도를 구현했습니다.이것은 업계에서 가장 빠른 셀룰러 통신 속도입니다.
100MHz 및 200MHz의 단일 반송파 대역폭으로 이러한 효과를 얻을 수 있습니다.미래에는 단일 반송파 400MHz와 800MHz를 기반으로 의심할 여지없이 10Gbps를 훨씬 넘는 속도를 달성할 것입니다!
속도의 상당한 증가 외에도 밀리미터파의 또 다른 이점은 지연이 적다는 것입니다.
부반송파 간격으로 인해 5G 밀리미터파의 지연은 sub-6ghz 지연의 1/4이 될 수 있습니다.테스트 검증에 따르면,
5G 밀리미터파의 무선 인터페이스 지연은 1ms가 될 수 있고 왕복 지연은 4ms가 될 수 있어 우수합니다.
밀리미터파의 세 번째 장점은 작은 크기입니다.
밀리미터파의 파장은 매우 짧기 때문에 안테나도 매우 짧습니다.이러한 방식으로 밀리미터파 장비의 부피를 더 줄일 수 있고 더 높은 집적도를 가질 수 있습니다.제조업체가 제품을 설계하는 데 어려움이 줄어들어 기지국 및 단말기의 소형화를 촉진하는 데 도움이 됩니다.
밀리미터파 안테나(노란색 입자는 안테나 발진기)
보다 조밀한 대규모 안테나 어레이와 더 많은 안테나 발진기 또한 빔포밍 적용에 매우 유리합니다.밀리미터파 안테나의 빔은 더 멀리 재생할 수 있고 간섭 방지 능력이 더 강하여 커버리지의 단점을 보완하는 데 도움이 됩니다.
발진기가 많을수록 빔이 좁아지고 거리가 길어집니다.
밀리미터파의 네 번째 장점은 고정밀 포지셔닝 능력입니다.
무선 시스템의 포지셔닝 능력은 파장과 밀접한 관련이 있습니다.파장이 짧을수록 위치 정확도가 높아집니다.
밀리미터파 포지셔닝은 센티미터 수준 이하로 정확할 수 있습니다.이것이 현재 많은 자동차가 밀리미터파 레이더를 사용하는 이유입니다.
밀리미터파의 장점에 대해 말씀드렸으니 돌아가서 밀리미터파의 단점에 대해 이야기해 봅시다.
모든 (통신) 기술에는 장점과 단점이 있습니다.밀리미터파의 단점은 침투력이 약하고 커버리지가 짧다는 것입니다.
이전에 우리는 밀리미터파가 빔포밍 향상을 통해 커버리지 거리를 향상시킬 수 있다고 언급했습니다.즉, 다수의 안테나의 에너지가 특정 방향으로 집중되어 특정 방향의 신호를 증폭시킨다.
이제 밀리미터파는 다중 빔 기술을 통해 이동성 문제를 해결하기 위해 고이득 지향성 배열 안테나를 채택합니다.실제 결과에 따르면 좁은 빔을 지원하는 아날로그 빔포밍은 24GHz 이상의 주파수 대역에서 상당한 경로 손실을 효과적으로 극복할 수 있습니다.
고이득 지향성 안테나 어레이
빔 형성 외에도 밀리미터파 다중 빔은 빔 전환, 빔 유도 및 빔 추적을 더 잘 실현할 수 있습니다.
빔 스위칭은 단말이 더 나은 신호 효과를 달성하기 위해 지속적으로 변화하는 환경에서 합리적인 스위칭을 위해 더 적합한 후보 빔을 선택할 수 있음을 의미합니다.
빔 가이던스는 단말이 gnodeb에서 입사하는 빔 방향과 일치하도록 상향링크 빔 방향을 변경할 수 있음을 의미합니다.
빔 트래킹은 단말기가 gnodeb에서 서로 다른 빔을 구분할 수 있음을 의미합니다.빔은 강한 안테나 이득을 얻기 위해 단말기의 움직임과 함께 움직일 수 있습니다.
밀리미터파 강화 빔 관리 기능은 신호 신뢰성을 효과적으로 개선하고 더 강력한 신호 이득을 달성할 수 있습니다.
밀리미터파는 수직 다이버시티와 수평 다이버시티를 통해 차단 문제를 처리하기 위해 경로 다이버시티를 채택할 수도 있습니다.
경로 다양성의 시뮬레이션 효과 시연
단말기 측면에서 단말기 안테나 다이버시티는 신호의 신뢰성을 향상시키고 손을 막는 문제를 완화하며 사용자의 무작위 방향으로 인한 영향을 줄일 수 있습니다.
단말 다양성의 시뮬레이션 효과 실증
요약하면, 밀리미터파 반사 기술과 경로 다양성에 대한 심층적인 연구를 통해 밀리미터파의 커버리지가 크게 향상되었으며, 보다 진보된 다중 빔 기술을 통해 NLOS(Non Line of Sight) 전송이 실현되었습니다.기술 측면에서 밀리미터파는 이전의 병목 현상을 해결하고 점점 더 성숙해져 상업 수요를 완전히 충족할 수 있습니다.
산업 체인 측면에서 5G밀리미터파도 생각보다 훨씬 성숙합니다.
지난 달 China Unicom Research Institute의 무선 기술 연구 센터 책임자인 Fuchang Li는 "현재 밀리미터파 산업 체인 역량이 성숙해졌다"고 분명히 밝혔습니다.
올해 초 MWC 상하이 전시회에서 국내 통신사들도 "스펙트럼, 표준 및 산업의 지원으로 밀리미터파가 긍정적인 상용화 진전을 이루었다"고 말했다. 2022년까지 5G는밀리미터파는 대규모 상업 능력을 갖게 될 것입니다."
밀리미터파 출원
밀리미터파의 기술적 이점을 완료했으면 구체적인 적용 시나리오를 살펴보겠습니다.
우리 모두가 알고 있듯이 기술을 사용하는 가장 중요한 것은 "강점을 개발하고 약점을 피하는 것"입니다.즉, 장점을 최대한 발휘할 수 있는 시나리오에서 기술을 사용해야 한다.
5G 밀리미터파의 장점은 속도, 용량, 시간 지연이다.따라서 공항, 역, 극장, 체육관 및 기타 인구 밀집 장소는 물론 산업 제조, 원격 제어, 차량 인터넷 등과 같이 시간 지연에 매우 민감한 수직 산업 장면에 가장 적합합니다.
구체적인 응용 분야로는 가상현실, 고속접속, 산업자동화, 의료보건, 지능형 교통 등 모두 5G 밀리미터파를 사용할 수 있는 곳이다.
인터넷 소비를 위해.
일반 개인 사용자의 경우 가장 큰 대역폭 수요는 비디오에서 발생하고 가장 큰 지연 수요는 게임에서 발생합니다.VR/AR 기술(가상 현실/증강 현실)에는 대역폭과 지연에 대한 이중 요구 사항이 있습니다.
VR/AR 기술은 최근 매우 핫한 메타유니버스를 포함하여 빠르게 발전하고 있으며, 이들과 밀접한 관련이 있습니다.
완벽한 몰입 경험을 얻고 현기증을 완전히 없애기 위해서는 VR의 비디오 해상도가 8K 이상(16K 및 32K도 가능), 지연이 7ms 이내여야 합니다.5G 밀리미터파가 가장 적합한 무선 전송 기술임에는 의심의 여지가 없습니다.
Qualcomm과 Ericsson은 5G 밀리미터파를 기반으로 XR 테스트를 수행하여 각 사용자에게 초당 90프레임 및 2K × 2K 해상도의 XR 경험, 지연 시간 20ms 미만, 평균 다운링크 처리량 50Mbps 이상을 제공했습니다.
테스트 결과는 시스템 대역폭이 100MHz인 하나의 gnodeb만이 동시에 6명의 XR 사용자의 5G 액세스를 지원할 수 있음을 보여줍니다.향후 5G 기능 지원으로 12명 이상의 사용자 동시접속을 지원하는 것이 더욱 유망하다.
XR 테스트
C-end 소비자 사용자에게 5G 밀리미터파 표면의 또 다른 중요한 응용 시나리오는 대규모 스포츠 이벤트의 생중계입니다.
2021년 2월 레이먼드 제임스 스타디움에서 미식축구 시즌 결승전 '슈퍼볼'이 열렸다.
Qualcomm의 도움으로 유명한 미국 통신사인 Verizon은 5G 밀리미터파 기술을 사용하여 경기장을 세계에서 가장 빠른 인터넷 경기장으로 건설했습니다.
대회 기간 동안 5G 밀리미터파 네트워크는 총 트래픽의 4.5tb 이상을 전송했습니다.일부 시나리오에서는 최대 속도가 4G LTE의 약 20배인 3Gbps로 높았습니다.
업링크 속도 측면에서 이번 슈퍼볼은 5G 밀리미터파 업링크 전송을 활용한 세계 최초의 중요 행사다.밀리미터파 프레임 구조는 유연하며 업링크 및 다운링크 프레임 비율을 조정하여 더 높은 업링크 대역폭을 달성할 수 있습니다.
현장 자료에 따르면 피크 시간대에도 5G 밀리미터파는 4G LTE보다 50% 이상 빠르다.강력한 업링크 기능 덕분에 팬들은 사진과 비디오를 업로드하여 게임의 멋진 순간을 공유할 수 있습니다.
Verizon은 또한 팬들이 7채널 스트리밍 HD 라이브 게임을 동시에 시청할 수 있도록 지원하는 애플리케이션을 만들었으며 7개의 카메라가 다양한 각도에서 게임을 제공합니다.
2022년에는 제24회 베이징 동계올림픽이 열립니다.그때에는 청중 휴대폰이 가져온 액세스 및 트래픽 수요뿐만 아니라 미디어 방송이 가져온 반환 데이터 수요도 있을 것입니다.특히, 다중 채널 4K HD 비디오 신호 및 파노라마 카메라 비디오 신호(VR 시청에 사용됨)는 이동 통신 네트워크의 업링크 대역폭에 심각한 문제를 제기합니다.
차이나유니콤은 이러한 도전과제에 5G 밀리미터파 기술로 적극 대응할 계획이다.
올해 5월 ZTE, China Unicom, Qualcomm이 테스트를 실시했습니다.5G 밀리미터파 + 대형 업링크 프레임 구조를 사용하여 실시간으로 수집된 8K 비디오 콘텐츠를 안정적으로 다시 전송할 수 있으며 최종적으로 수신단에서 성공적으로 수신 및 재생할 수 있습니다.
수직 산업 응용 프로그램 시나리오를 살펴보겠습니다.
5G 밀리미터파는 tob에서 더 넓은 적용 전망을 가지고 있습니다.
우선 위에서 언급한 VR/AR은 tob 산업에서도 활용이 가능합니다.
예를 들어, 엔지니어는 AR을 통해 다른 장소에서 장비를 원격으로 검사하고, 다른 장소에 있는 엔지니어에게 원격 안내를 제공하고, 다른 장소에서 상품을 원격으로 인수할 수 있습니다.전염병 기간 동안 이러한 응용 프로그램은 기업이 실제 문제를 해결하고 비용을 크게 절감하는 데 도움이 될 수 있습니다.
비디오 반환 응용 프로그램을보십시오.이제 많은 공장 생산 라인에 품질 검사를 위한 일부 고화질 카메라를 포함하여 많은 수의 카메라가 설치되었습니다.이 카메라는 결함 분석을 위해 많은 수의 고화질 제품 사진을 찍습니다.
예를 들어, COMAC은 이러한 방식으로 제품 솔더 조인트 및 분무 표면에 대한 금속 균열 분석을 수행합니다.사진을 찍은 후에는 700-800mbps의 업링크 속도로 클라우드 또는 MEC 에지 컴퓨팅 플랫폼에 업로드해야 합니다.5G 밀리미터파 대형 업링크 프레임 구조를 채택하여 쉽게 다룰 수 있습니다.
5G 밀리미터파 기술과 밀접하게 관련된 또 다른 장면은 AGV 무인 차량이다.
5G 밀리미터파는 AGV 작동을 지원합니다.
AGV는 실제로 소형화된 무인 운전 장면입니다.AGV의 포지셔닝, 내비게이션, 스케줄링 및 장애물 회피는 네트워크 지연 및 신뢰성에 대한 요구 사항이 높을 뿐만 아니라 정확한 포지셔닝 능력에 대한 요구 사항도 높습니다.AGV의 수많은 실시간 맵 업데이트도 네트워크 대역폭에 대한 요구 사항을 제시합니다.
5G 밀리미터파는 AGV 애플리케이션 시나리오의 위 요구 사항을 완전히 충족할 수 있습니다.
2020년 1월 Ericsson과 Audi는 스웨덴 Kista에 있는 공장 연구소에서 5G 밀리미터파를 기반으로 5G urllc 기능과 실용적인 산업 자동화 애플리케이션을 성공적으로 테스트했습니다.
이 중 5G 밀리미터파로 연결된 로봇 유닛을 공동으로 만들었다.
위 그림과 같이 로봇팔이 운전대를 만들 때 레이저 커튼이 로봇 유닛의 개구면을 보호할 수 있습니다.5G urllc의 높은 신뢰성을 기반으로 공장 작업자가 접근하면 로봇이 즉시 작업을 중단하여 작업자의 부상을 방지합니다.
안정성을 보장하기 위한 즉각적인 응답은 기존 Wi Fi 또는 4G에서는 불가능합니다.
위의 예는 5G 밀리미터파 애플리케이션 시나리오의 일부일 뿐입니다.산업용 인터넷과 더불어 5G 밀리미터파는 스마트 의료 분야의 원격 수술, 차량 인터넷 분야의 무인 운전자 등에 강하다.
5G 밀리미터파는 높은 속도, 대용량, 낮은 시간 지연, 높은 신뢰성 및 높은 위치 정확도와 같은 많은 장점을 가진 첨단 기술로서 모든 계층의 광범위한 관심을 끌었습니다.
결론
21세기는 데이터의 세기입니다.
데이터에 담긴 막대한 상업적 가치는 세계에서 인정받았다.오늘날 거의 모든 산업은 자신과 데이터의 관계를 찾고 데이터 가치 마이닝에 참여하고 있습니다.
5G로 대표되는 연결 기술클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 인공지능으로 대표되는 컴퓨팅 기술은 데이터 가치를 발굴하는 데 없어서는 안 될 도구입니다.
특히 밀리미터파 대역에서 5G를 최대한 활용하는 것은 생산성의 혁신 도약을 실현할 수 있을 뿐만 아니라 미래의 치열한 경쟁에서 무적이 될 수 있는 디지털 전환의 "황금 열쇠"를 마스터하는 것과 같습니다.
한마디로 5G의 기술과 산업밀리미터파가 완전히 성숙되었습니다.의 적용으로5G산업이 점차 심해 지역에 진입함에 따라 국내 상업 상륙을 강화해야 합니다.5G밀리미터파 및 sub-6 및 밀리미터파의 공동 개발을 실현합니다.
게시 시간: 2021년 12월 14일
