《電子技術(shù)應(yīng)用》
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5G的下一程:賦能千行百業(yè)

2020-12-18
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 5G eMBB eMTC uRLLC

  2020年5G正快速部署,2021年5G將加速普及。

  以國內(nèi)為例,據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,截止到11月初,中國已建成5G基站70萬個(gè)。在中國發(fā)放5G牌照僅18個(gè)月后,國內(nèi)的5G終端連接數(shù)就超過了1.8億,這個(gè)增長速度在3G、4G時(shí)代的中國市場(chǎng)或者全球任何市場(chǎng)都是從未實(shí)現(xiàn)的。展望2021年,預(yù)計(jì)全球5G智能手機(jī)出貨量將達(dá)到4.5億至5.5億部,到2023年,全球5G連接數(shù)更將高達(dá)10億,這比在4G時(shí)代實(shí)現(xiàn)10億連接數(shù)的時(shí)間整整提前了兩年,由此可以看到5G普及速度之迅猛。

  能實(shí)現(xiàn)這樣的5G普及速度,主要得益于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的群策群力。而作為有史以來最重要的一場(chǎng)通信革命,5G要改變的不僅僅是手機(jī)。

  5G:芯片是基礎(chǔ)

  作為一場(chǎng)通信革命,5G的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于其更快的速度、更低的延遲和更高的帶寬。在應(yīng)用方面也覆蓋高速移動(dòng)寬帶(eMBB)、廣域物聯(lián)網(wǎng)(eMTC)和高可靠性低延遲物聯(lián)網(wǎng)(URLLC)這三個(gè)方面。但要達(dá)成這些成就,構(gòu)建一個(gè)高速的網(wǎng)絡(luò)世界,就需要多樣化的芯片支持,當(dāng)中不但涉及到射頻和基帶這些與5G息息相關(guān)的技術(shù),就連計(jì)算也成為了5G發(fā)展的瓶頸所在。

  首先看射頻方面,據(jù)知名分析機(jī)構(gòu)Yole介紹,5G標(biāo)準(zhǔn)引入了增加射頻含量和復(fù)雜性的新特性。為了應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率方面更為嚴(yán)苛的要求和實(shí)現(xiàn)更好的頻譜效率,一臺(tái)5G手機(jī)或手持設(shè)備都應(yīng)具有用于2.5GHz以上頻率的4x4 MIMO8下行鏈路。同時(shí),它需要具備NR9頻段,還有帶LTE的5G EN-DC架構(gòu)。有些情況下會(huì)有一個(gè)2x2的MIMO上傳鏈路,這可能是一個(gè)發(fā)射分集鏈路。探測(cè)參考信號(hào)在5G手持設(shè)備中也是必需的,為的是優(yōu)化無線電鏈路以匹配范圍內(nèi)的有源天線系統(tǒng)。

  “除此以外,5G器件還必須滿足用于TDD NR頻段的高功率用戶設(shè)備定義,還要具備在至少 100 MHz帶寬運(yùn)作的能力。載波聚合技術(shù)也將應(yīng)用于5G,正如它在LTE中的應(yīng)用一樣”,Yole強(qiáng)調(diào)。

  從上述介紹可以看出5G帶給射頻的挑戰(zhàn)。除了射頻以外,5G同時(shí)還對(duì)基帶提出更高的需求。

  在4G時(shí)代,基帶本來就需要支持很多的頻段,但進(jìn)入到5G世界,需要支持的頻段進(jìn)一步增加,再加上SA和NSA這兩種網(wǎng)絡(luò)制式帶來的新需求,這就要求基帶廠商在基帶的速度、帶寬和延遲方面擁有更豐富的經(jīng)驗(yàn)。而為了更好地處理高速5G帶來的數(shù)據(jù),整個(gè)手機(jī)就迫切需求更強(qiáng)的運(yùn)算能力,這些正是高通過去三十多年一直所專注的。

  自2017年發(fā)布X50以來,高通迄今為止已經(jīng)發(fā)布了三款5G基帶,最新一代的X60基帶在當(dāng)前的5G應(yīng)用環(huán)境下,更是被賦予了重要的意義。

  據(jù)介紹,高通表示,X60基于5nm工藝設(shè)計(jì),包括了基帶、射頻收發(fā)器、射頻前端、天線模組多個(gè)部分,能夠支持全球幾乎所有主要的網(wǎng)絡(luò)。作為一個(gè)系統(tǒng)級(jí)的完整解決方案,X60在性能、功耗上會(huì)比基于7nm工藝的X55更出色。

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  X60最高可做到全球最快商用5G網(wǎng)絡(luò)速度7.5Gbps,上行速度也高達(dá)3Gbps,較上一代有了明顯的提升,這主要得益于其做到了新一級(jí)的載波聚合。據(jù)高通介紹,X60可以在毫米波與Sub-6 GHz頻段中提供載波聚合支持,也可以利用新的動(dòng)態(tài)頻譜分配技術(shù)支持FDD內(nèi)部的載波聚合,也可以在6GHz以下TDD和FDD之間進(jìn)行載波聚合。這就使得X60平臺(tái)能夠利用更多的頻譜資源,從而做到更高的理論上下傳速度。

  日前,在驍龍技術(shù)峰會(huì)上發(fā)布的高通新一代手機(jī)旗艦芯片驍龍888集成了驍龍X60,憑借其強(qiáng)勁性能擁有了“飛”一般的速度。除了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)基帶以外,高通驍龍888在CPU、GPU、ISP、AI、Wi-Fi和藍(lán)牙方面都“快”人一步。就連在安全方面,高通也做好了多手準(zhǔn)備,防患于未然。正是這些領(lǐng)先的性能,讓小米、OPPO、vivo、realme、魅族、黑鯊、中興通訊、努比亞、聯(lián)想、華碩、LG、Motorola和夏普等手機(jī)廠商在芯片發(fā)布當(dāng)日就表示了對(duì)這款旗艦移動(dòng)平臺(tái)的支持。

  毫米波:下一個(gè)工作重點(diǎn)

  從當(dāng)前的測(cè)試數(shù)據(jù)看來,與4G相比,5G網(wǎng)絡(luò)擁有了前所未有的新速度,但似乎產(chǎn)業(yè)對(duì)此并不滿足,他們還想要更快的網(wǎng)絡(luò)速度,賦能更多的應(yīng)用領(lǐng)域,因此擁有豐富頻率資源的毫米波頻段就成為了他們的新目標(biāo)。GSMA也認(rèn)為,5G毫米波是通信技術(shù)演進(jìn)的必然方向。

  根據(jù)Ookla SPEEDTEST的 實(shí) 際 測(cè) 試 結(jié) 果 ,在5G毫米波頻段現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的平均下載速率是Sub-6 GHz頻段(6 GHz及以下頻段)的4倍。由此可以看到5G毫米波的巨大吸引力。

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  GSMA也預(yù)測(cè),5G毫米波作為高速接入、工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療健康、智能交通、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面的核心技術(shù)之一,預(yù)計(jì)將在2035年之前對(duì)全球GDP做出5650億美元的貢獻(xiàn),占5G總貢獻(xiàn)的25%,而到2034年之前,在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經(jīng)濟(jì)收益預(yù)計(jì)將達(dá)到約1040億美元。

  正因?yàn)?G毫米波擁有如此多的優(yōu)勢(shì),因此在今年7月,5G首個(gè)演進(jìn)版本Rel-16凍結(jié),其中就加入了很多支持毫米波的5G NR增強(qiáng)特性。

  雖然產(chǎn)業(yè)界對(duì)5G毫米波有高度的認(rèn)可,但正如GSMA所說,這種技術(shù)在覆蓋優(yōu)化、移動(dòng)性管理、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、毫米波與中低頻的共存以及靈活空口實(shí)現(xiàn)方面都面臨巨大的挑戰(zhàn)。作為產(chǎn)業(yè)鏈重要推動(dòng)者的高通,也在5G毫米波方面有很多的投入。

  資料顯示,在2019年10月,高通公司就和中興通訊實(shí)現(xiàn)了中國首個(gè)基于智能手機(jī)的5G毫米波互操作性測(cè)試;2020年9月份,高通公司在信通院MTNet實(shí)驗(yàn)室率先完成了基于3GPP Rel-16 MIMO OTA測(cè)試方法的毫米波性能測(cè)試;高通公司還是首家參與并通過全部10項(xiàng) 26GHz 5G毫米波射頻測(cè)試的芯片廠商;高通的5G毫米波技術(shù)更是已經(jīng)完成了互操作性測(cè)試、性能、射頻等多個(gè)方面的關(guān)鍵測(cè)試。

  高通正在一步步突破過往限制5G毫米波商用的瓶頸,推出一系列完整的毫米波商用解決方案,成功把毫米波芯片、天線陣列和射頻前端集成到一個(gè)很小的模組上去,這帶來了更優(yōu)的能耗、更緊湊的空間,提升了手機(jī)廠商設(shè)計(jì)5G毫米波手機(jī)的靈活性。

  “毫米波的出現(xiàn),將釋放5G全部潛能,提供千兆級(jí)速度、按需計(jì)算能力以及完全沉浸式的多媒體和全新服務(wù)”,高通總裁安蒙強(qiáng)調(diào)。

  從變革移動(dòng)走向千行百業(yè)

  擁有了如此快速的網(wǎng)絡(luò),除了在上網(wǎng)、刷劇等基本應(yīng)用上將會(huì)有前所未有的體驗(yàn),在很多專家看到,5G帶給移動(dòng)終端的體驗(yàn)是革命性的,以游戲?yàn)槔?。?jù)市場(chǎng)調(diào)研公司Newzoo預(yù)測(cè),到2023年,全球游戲玩家總數(shù)將超過30億,其中移動(dòng)游戲?qū)⒊蔀樽畲蟮挠螒蚣?xì)分市場(chǎng)。

  據(jù)高通總裁阿蒙介紹,這主要得益于5G覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大,釋放更高速度、更低時(shí)延,為多人在線游戲提供更多選擇。這就給消費(fèi)者帶來了兩全其美的體驗(yàn)——通過他們的終端獲得卓越的游戲體驗(yàn),以及無論身在何處都能通過云游戲獲得高保真體驗(yàn)。就連多玩家游戲也能夠充分利用5G在數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性和低時(shí)延方面的優(yōu)勢(shì),帶來前所未有的新體驗(yàn)。

  從當(dāng)前市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀看來,這些移動(dòng)變革的體驗(yàn)不僅體現(xiàn)在智能手機(jī)上,其他無論是PC、XR、IoT和汽車等領(lǐng)域也都成為了5G賦能的方向。為了這個(gè)目標(biāo),5G產(chǎn)業(yè)鏈上下游攜手合作,探索更多應(yīng)用的可能。此外,包括運(yùn)營商、芯片廠商和終端廠商在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)合作伙伴都在正同心協(xié)力,推動(dòng)普惠5G下沉到各行各業(yè)。高通也是當(dāng)中的一個(gè)積極推動(dòng)者。

  在2018年,高通便攜手中國合作伙伴宣布了“5G領(lǐng)航計(jì)劃” ,面向5G所帶來的全球機(jī)遇,進(jìn)一步加強(qiáng)與中國產(chǎn)業(yè)界的合作,為中國乃至全球用戶推首批5G終端及服務(wù),助力中國伙伴更好地開拓國內(nèi)外5G市場(chǎng)。

  為了將5G功能帶到更多設(shè)備中去,高通已經(jīng)將其強(qiáng)大的 5G 技術(shù)和性能帶至驍龍7系、6系和4系平臺(tái),讓5G解決方案能夠覆蓋從250美元左右到1000美元、甚至更高價(jià)格的機(jī)型。這可以推動(dòng)高通的產(chǎn)品快速打開不同地區(qū)的市場(chǎng),同時(shí)能夠以更加實(shí)惠的價(jià)格讓消費(fèi)者用上5G終端。

  從高通公司中國區(qū)董事長孟樸在日前舉辦的驍龍技術(shù)峰會(huì)上的介紹我們得知,全球已有超過700款搭載驍龍的5G終端已經(jīng)發(fā)布或正在開發(fā)中,當(dāng)中不僅有智能手機(jī),還有移動(dòng)熱點(diǎn)、CPE、5G PC等豐富的終端品類,這讓高通對(duì)5G的未來更加期待。

  今年7月,高通還聯(lián)合20多家中國合作伙伴(包括運(yùn)營商)共同發(fā)布了“5G物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新計(jì)劃”,希望能夠?qū)?G帶入千行百業(yè)。

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  據(jù)了解,截止該計(jì)劃發(fā)布當(dāng)天,高通已經(jīng)為全球一萬多家客戶提供物聯(lián)網(wǎng)解決方案,產(chǎn)品已經(jīng)深入應(yīng)用于智能制造、智慧城市、智慧零售等多個(gè)垂直領(lǐng)域。商用的終端更是覆蓋了5G超高清直播背包、5G相機(jī)、機(jī)器人、工業(yè)網(wǎng)關(guān)和5G CPE等類型,應(yīng)用的領(lǐng)域則包括了新聞直播、疫情防控、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智慧救護(hù)、遠(yuǎn)程教育、工業(yè)巡檢、倉儲(chǔ)物流、家庭及商業(yè)娛樂等十余類場(chǎng)景。

  與此同時(shí),高通還再次開始面向基礎(chǔ)設(shè)施提供5G RAN平臺(tái),側(cè)重于打造企業(yè)專網(wǎng)以及推動(dòng)RAN 的演進(jìn)。而隨著越來越多的企業(yè)投入其中,并致力于建立自己的5G專網(wǎng)。5G技術(shù)不再只是為電信行業(yè)服務(wù),它擁有極大的潛力向其它行業(yè)擴(kuò)展。

  “展望2021年,我們將進(jìn)入”5G加速普及“的一年——5G將加速旗艦級(jí)的功能和特性進(jìn)入更多層級(jí)的手機(jī),加速催生更多的移動(dòng)終端的創(chuàng)新和應(yīng)用,加速讓移動(dòng)技術(shù)賦能千行百業(yè)”,孟樸最后強(qiáng)調(diào)。


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