毫米波創造5G網路無限想像

作者 : EDN Taiwan編輯部

5G網路為什麼需要毫米波?目前在相關產業的應用情況如何,其產業生態又發展到哪一步了?未來還有哪些潛在或關鍵應用場景?

隨著5G大規模商用逐漸步入下半場, 低頻段的頻譜資源很快地即將「捉襟見肘」;另一方面,為了實現更全面的5G體驗,除了sub-6GHz,還需要毫米波(mmWave)共同發揮作用。因此,導入支援3GPP定義的24GHz頻率以上毫米波頻段(FR2)已迫在眉睫。 5G毫米波(5G mmWave)由於具備高頻寬、大容量以及超低延遲等多項優勢,能夠實現較大的可用頻寬和更高的傳輸速率,有助於推動工業物聯網、智慧製造與雲端運算等產業發展。在消費應用上,提升AR/VR線上遊戲體驗,加速元宇宙發展。此外,毫米波支援密集區域的部署,實現高精準度定位與裝置整合度,有利於促進基地台和終端小型化,部署大型體育館與展演場域等高訊務服務熱點等行動寬頻場景;5G 毫米波基地台也被視為最後一哩(last mile)家用寬頻替代方案。 隨著5G時代來臨,拓展5G相關應用已是許多國家與產業的重要發展目標。從5G毫米波的技術、標準與相關產品發展來看,業界至今也已取得了不錯的成績,至於實際的應用呢?其產業生態又發展到哪一步了?未來還有哪些潛在或關鍵的應用場景?

5G毫米波智慧工廠

 

日月光5G mmWave智慧工廠導入5G混合實境智慧眼鏡支援「AR遠端維護協作」。

(來源:日月光半導體)

  5G 毫米波具有更低延遲、更大傳輸頻寬以及支援大量節點連線的特性,可在工業 4.0 的架構下加速智慧工廠發展,推動5G部署智慧製造的各種潛在應用場景。 日月光半導體(ASE)在高雄啟動的「5G mmWave智慧工廠」,就是一座結合了5G與人工智慧(AI)元素的高度自動化廠房,除了架設5G毫米波企業專網作為通訊骨幹,並導入AI無人搬運車(AGV),以及支援遠端設備維護的AR裝置。 日月光表示,藉由低延遲、高頻寬並支援多連線的5G通訊網路,工廠設備維護人員能遠端連結機台執行設備診斷,並透過大數據分析實現預測性維護;在發現問題時,工廠現場人員與團隊其他成員、或是設備供應商的工程人員,能藉由AR裝置共同查看機台情況執行遠端修復,這在疫情發生期間人員出差受限時特別能發揮優勢。 在此智慧工廠中採用的AR裝置是由仁寶電腦(Compal Electronics)開發的5G混合實境智慧眼鏡APAL 5G MR,結合獨家光學技術、人因工程設計,並將電池與裝置本體分離以減輕眼鏡重量。該智慧眼鏡內建高通Snapdragon XR2晶片,支援空間感知演算法,可提供沉浸式視覺效果,讓使用者更容易執行工程應用。  

中磊企業用5G mmWave小型基地台。

(來源:EE Times Taiwan)

  日月光的5G mmWave智慧工廠在中華電信協助下部署的5G企業專網,採用了中磊(Sercomm)的企業用5G mmWave小型基地台,利用28GHz毫米波頻段,以4個載波單元達到每秒GB級的資料傳輸量,可支援生產線即時影像資訊回饋以及AR/VR等應用,提升工廠自動化及生產效能。中磊表示,透過小型基地台,電信營運商可先以4G及5G並存方式建構5G基礎建設,不僅可大幅節省成本,未來更可平順移轉至獨立式5G網路…(參考原文:結合AI、5G 日月光全球首座mmWave智慧工廠亮相)

企業專網佈局垂直場域商機

    著眼於5G專網搭配AI、大數據、雲端、物聯網發展企業垂直應用帶來的需求與商機,電信業者正積極聯手業界廠商佈局專網市場。 愛立信(Ericsson)與遠傳電信共同協助聯發科(MediaTek)在其位於新竹科學園區總部以及三個製造晶片的合作夥伴基地部署,打造3.5GHz與28GHz頻譜的5G企業專網,協助企業在單一網路上執行多個使用案例場景,保留對網路資源分配的控制,以及確保關鍵資料都能夠儲存在企業現場。 愛立信也與亞太電信一起驗證NR-DC雙連線(Dual Connectivity)網路,完成首通數據通話,協助台灣5G邁向獨立組網和毫米波發展里程碑。這項測試網路延遲部份僅約5ms,較現有NSA架構再提高50%效益,後續將有機會應用在企業專網,提供超高網速、低延遲且高可靠的5G服務。 愛立信並與Telstra澳洲電信聯手進行3.5GHz與28GHz頻譜的5G SA NR-DC 雙連線實驗網路,測試可提供接近1Gbps的上行速率,能將其5G 網路上行速率提升一倍。

毫米波上行速度強化5G使用者體驗

 

結合毫米波的上行載波聚合測試計劃使用搭載聯發科M80 5G數據機晶片的裝置。

(來源:MeduaTek)

  從上網到串流媒體服務,下行鏈路表現或下載速度一直在用戶的網路使用中佔主導地位。然而,隨著COVID-19疫情帶動世界各地的人們在家工作或學習,也突顯出上行鏈路或上傳速度性能的重要性。 愛立信和聯發科技(MediaTek)攜手在5G毫米波頻段執行4載波(4CC)上行載波聚合(UL CA),創下最高495Mbps傳輸速率的紀錄──在5G NR達到425Mbps加上4G LTE達70Mbps,速度整整為目前兩倍。此次測試使用搭載聯發科M80 5G晶片的裝置,以準商用軟體進行,並採用愛立信RAN Compute (無線存取網路運算)基頻設備6648和毫米波無線單元AIR 5331。 這項上行載波聚合測試計劃結合毫米波和載波聚合技術,以近500Mbps的最高上傳速率提供更快的資料傳輸速度,可望為電信商的上行鏈路應用提供更好的速度和容量,進而強化5G使用者體驗。 上傳速度除了決定資料從電腦或行動裝置發送到網路的速度,包括將文件(例如照片和影片)上傳到社群媒體或協作工具中,對於視訊會議影像和聲音品質也極其關鍵。尤其是在使用Skype或Microsoft Teams等應用程式時,強大的上行鏈路傳輸能減少或終結螢幕畫面停格、音質損壞的情形,以及改善網路電話IP語音(VoIP)和線上遊戲體驗。

5G毫米波TCU打造全新車載體驗

 

5G毫米波TCU可望加速全自動駕駛問世。

(來源:Samsung)

  車載行動資通訊控制器(TCU)技術催生了許多車載功能,為了進一步提供即時行車資訊並實現連網汽車願景,高速傳輸大量資料的5G毫米波至關重要。然而,實現穩定的通訊品質還需要仰賴特別的天線定位與TCU設計,才能克服5G毫米波高穿透損失、高傳輸損失與訊號易被障礙物阻擋的問題。 為了有效傳輸並接收大量資料,三星(Samsung)結合使用5G毫米波與天線陣列波束成形技術,將天線波束集中特定方向,以提升傳輸能量;亦可將外部干擾降至最低,同時擴大傳輸覆蓋範圍,並提供穩定的連線以提高傳輸速度,實現資料的超高速傳輸與接收,即使車輛正在行進中也不受影響。  

三星電子研發的車載5G毫米波TCU。

(來源:Samsung)

  三星為此開發的毫米波基地台Compact Macro配備1024支天線,可精準快速地完成波束成形,並能無縫連線至時速200公里高速行駛的車輛,以實現完整的5G服務。 隨著5G毫米波天線陣列波束成形技術的導入,當車載5G毫米波TCU商用化後,其快速穩定的通訊能力將促成嶄新且升級的車內服務,使用者不僅能享受更強大的車聯網(V2X)服務,還能擁有安全又有趣的行車體驗。 5G毫米波TCU也有助於加速全自動駕駛技術問世,透過零延遲的資料傳輸進行即時通訊,駕駛可提早掌握路況並做好準備;還能實現自動駕駛車隊(Platooning)和遠端駕駛無人車等使用案例。當駕駛自主駕車時,此技術能透過超低延遲傳輸,提供快速危險警示和高解析度道路影像等服務,進一步保障行車安全。 在車載娛樂體驗方面,乘客亦將擁有更豐富的選擇。透過毫米波技術,公車和計程車的每個座位皆能播放UHD 8K影片,還可在車中玩遊戲、看演唱會,並享受各種利用VR和AR的多媒體服務。

5G毫米波智慧共桿POC啟動

 

5G智慧杆主桿、副桿通訊及標準驗證。

(來源:5G智慧桿標準推動聯盟)

  從傳統路燈到智慧路燈,進而到5G智慧共桿,都屬於智慧城市建設之一環。看好路燈智慧化升級商機,由台北市電腦公會籌組的「5G智慧杆標準推動聯盟」,集結電子、電信、電動車充電產業龍頭共46家會員廠商共同參與,協助訂定標準化5G智慧桿設計與應用規範,並以台北市政府大樓東側廣場之松智路段進行首次5G智慧桿概念驗證(POC)。 聯盟標準制定委員會主席暨和碩技術長黃中于表示,結合5G Sub-6 與毫米波通訊的POC是多家電信5G微型基地台共構之5G智慧桿設計,採用802.11ad技術實現智慧桿之間的無線資料互傳,並首創智慧桿5G行動網路回傳(Backhaul)功能,如遇固網光纖通聯中斷等意外,仍可自行透過行動電信網路回傳智慧桿資訊。 該智慧桿POC試煉場域由1根主桿、2根副桿及1個共用迴路控制箱所組成。高達10公尺的5G智慧桿建有5G微基地台及毫米波連 網、電動車充電樁、結合AI及邊緣運算控制LED燈號警示、智慧照明、科技執法、交通監測、環境氣候偵測、道路淹水偵測、數位看板等各項智慧城市解決方案的應用功能,充份展現作為智慧城市建設中「神經單元」的核心角色。 ...繼續閱讀請連結EDN Taiwan網站        

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