新知 | 5G毫米波将“霸屏”,触觉互联网还会远吗?

发布时间:2021-03-10分享到:

       交汇点讯 今年全国两会政府工作报告要求,精心筹办北京冬奥会、冬残奥会。北京冬奥会组委会也传出消息,届时将采用5G毫米波技术为观众提供自由视角的直播和观赛体验。

       《科技周刊》记者梳理发现,上一届韩国平昌冬奥会也试验了5G毫米波直播。冬奥会为何频频青睐5G毫米波技术,手机上实时观看滑雪第一视角是如何实现的?5G毫米波支持下,能在更多场景实现落地吗?

图片来源:视觉中国

新基建上半场,5G毫米波独享极速上网 
       在谈论冬奥会5G直播之前,先搞清楚5G毫米波是什么?东南大学教授、紫金山实验室课题负责人赵涤燹告诉《科技周刊》记者,毫米波是5G的重要组成部分,一般指频率30GHz(吉兹,一种频率单位)至300GHz的无线电频谱,其波长1毫米至10毫米,因此被称为 “5G毫米波”。
       “现在5G新基建上半场主要采用相对拥挤的Sub-6G频谱,我们过去和现在使用的手机上网频段都在这一段狭窄的范围内,候选频段太少。”赵涤燹说,相比Sub-6G频谱,毫米波的频谱资源非常丰富,可以独享更广阔的频段,总共带宽更高。
       5G毫米波到底可以有多快?据中国信通院在2020中的统计结果,三大运营商的5G平均下载速率在500到600Mbps之间,1分钟可以下载一部2G左右的电影。而5G毫米波将在现有5G速度的基础上进一步提升10倍,同样一部电影下载只需6秒左右。
       现在5G的的主流频段除了被运营商“瓜分”之外,还要被卫星雷达占上一大块,频谱资源正面临越来越匮乏的局面,怎么办?世界的目光开始瞄向频段更为广阔的5G毫米波,频谱资源多了,就好比路宽了,畅通无阻,网速自然就快了;真正实现5G愿景还得靠毫米波。
       2020年,紫金山实验室联合国内优势单位,成功研制出CMOS毫米波全集成4通道相控阵芯片,并完成了芯片封装和测试,攻破5G毫米波领域“缺芯少魂”的“命门”。“突破了5G毫米波芯片的技术瓶颈,可以为未来移动通信技术的后续研究奠定坚实的基础。”赵涤燹说。
       攻克5G毫米波芯片最大的难题是芯片制造成本较高。“传统毫米波芯片的首选材料是砷化镓,但其成本高昂;我们另辟蹊径通过创新技术研制毫米波CMOS相控阵芯片。” 赵涤燹介绍,其在成本、集成度、功耗、幅相控制等方面优势明显,在噪声系数等指标上性能接近,提供了兼具性能和成本优势的解决方案。
       那什么是5G毫米波非常适合的场景?高通中国区研发负责人举了一个例子:在人山人海的地铁站,每个人都使用手机网络速度会很慢,如果把5G毫米波天线和无线网接入点共址,将无线网基站变成毫米波基站,地铁站的用户就能实现数千兆速率的用户体验,实测中5G下行速率可以达到峰值。这意味着在地铁站这类人流非常多的场景下部署毫米波,不仅能改变以往明明有信号上网却特别卡的情况,人人都能连上5G,还都能特别快。

5G毫米波使用手册:流量爆点场景
       王正斌表示,毫米波电磁波的波长相对更小,射线特性更强,遇到障碍物衰落较快,不适合做宽广区域覆盖,只适合短距离大容量数据传输。
       如何解决5G毫米波信号路径损耗大,且容易被阻挡的问题呢?王正斌说:“5G毫米波信号路径损耗大是其本身物理特性,无法规避。要改善通信质量和提高覆盖范围,只能增加其发射功率,或者提高5G基站的部署密度,这都会增加运营商的建站成本和运营成本。” 
       除打造规模庞大的基站外,目前比较完善的光纤基础设施也可以助力。赵涤燹表示,5G毫米波的兴起带动的是整个产业链的前进。在城市内部,现有基站不一定需要重新布局,我国的光纤基础设施比较完善,作为有线光纤的补充,毫米波可以用作固定无线接入将5G信号通过毫米波传送给用户家庭CPE设备,让用户实现宽带上网,利用毫米波的波束赋形的特点,一定程度上解决毫米波覆盖和绕射难题。
       专家表示,5G毫米波适合用在人头攒动的体育场、火车站,或者密集商务区、大型集会现场等流量爆点。5G毫米波的大带宽低时延可与边缘计算、人工智能等技术结合,为像园区、厂区、码头、港口等覆盖区域提供各种定制化的企业级服务。

未来前景:触觉互联网或带来“共情”
       “5G毫米波通信技术如同高铁、电力一样是重要的基础设施,会不断迭代演进。有了这个良好的基础设施,人们可以开发各种各样的应用,如超能交通、身体域网络、机器间的协同、多感官混合现实、虚拟助理、情感和触觉交流、触觉互联网、全息、智能交互、空间通信等十项内容。”在描绘5G毫米波更多未来可应用的场景时,王正斌解释道。
        “身体域网络指将来人类会使用更多的可替代、植入式身体器官,甚至在身体里安装纳米机器人来动态监控身体各器官运行,在网络中进行人体运行状态的实时跟踪和模拟,对病变进行预测和提前干预,从而提升人的生命质量。” 王正斌说,触觉互联网的到来,意味着未来传递的信息将超越图片、文字、声音、视频,会包括味觉、触觉,或者情感。
       未来,6G将聚焦实现空天地海一体化网络。5G毫米波将会是支撑 6G的黄金频段吗?“无论是从用户角度还是运营商角度,发展兼容5G的6G技术对于保护双方的投资都是有利的。另外,从物理角度出发, 5G毫米波适合传播和通信,应该是支撑 6G无线通信的黄金频段。”王正斌教授坦言。

文章来源:新华日报·交汇点

 
上一篇:紫金山实验室召开科研项目立项论证会
下一篇:才汇紫金,宁聚梦想—— 紫金山实验室2021年春招开始啦...