5G的腳步越來越近了,但并非所有地方都有它的身影,它也不會突兀而至,最先來到人們眼前的也不是該技術的最快版本。實際可能出現的情況是,5G首先會在人口密集的大都市完成首秀,從2020年或2021年開始,在之后的十年中逐漸普及開來。
就像今天的智能手機跨越了2G、3G和4GLTE三代無線標準那樣,5G也不太可能完全取代4GLTE.向后兼容性是所有這些標準的重要考量因素。5G信號的頻率非常高,最高頻率可達到300GHz,而4GLTE則是2.6GHz頻段。提高帶寬可以增加數據密度,所以頻率的提高使得5G信號可以攜帶更多數據,但是更高的頻率也意味著信號更容易受到樹木、大樓和人體的干擾,我們自己的身體也可以阻擋毫米波信號。
5G“5G技術需要克服幾個重大挑戰:回傳、尋址和頻譜,”摩根士丹利執行董事JamesFaucette在最近的一次演講中表示。“想要使用5G,你必須部署多出幾百倍的基站。5G的運行頻率比以前的無線標準高得多,當達到毫米波頻段時,5G信號基本上連一個房間都覆蓋不了。信號的不可預測性以及能傳輸多遠都是很大的問題。”
頻譜范圍這些困難都沒有阻止5G的發展,但它們肯定影響了5G技術的推廣計劃。5G終端的第一種實現形式可能是無線形式的固定設備,基本上是無線對傳。毫米波信號穿不過窗戶,所以需要一根天線。必須部署那么多的中繼器和小基站,這些設備的安裝地點需要支付租金,這會給運營商帶來相當大的財務壓力。
5G技術接受度曲線為5G做好準備今年在韓國平昌舉辦的冬奧會在一定程度上揭示了5G技術的發展前景。從虛擬現實到不需要佩戴特殊3D眼鏡的8K視頻等所有內容都佐證了準5G技術帶寬增加的效果。三星甚至為滑板運動員提供了SmartSuits,這些運動員可以使用傳感器繪制身體位置并將振動信號發送到可穿戴設備上。
但是,真正能夠推動5G技術需求的應用是自動駕駛汽車。
“5G代表了自動駕駛體驗需要的基礎技術,”聯電公司市場部副總裁StevenLiu表示。“自主駕駛技術需要更多的車輛間通信(V2V)和車輛-基礎設施通信(V2I,V2X),意味著汽車需要部署的雷達系統數量將不斷增加,涉及到的技術包括防碰撞雷達、GPS、辨識停車信號和交警調度車輛手勢的傳感器等。這些系統將和現有系統相結合,包括舒適控制系統、信息娛樂系統、監測溫度、輪胎壓力和調節氣體的動機監控子系統。用于長途運輸的卡車需要負載平衡、負載轉移和曲線切變系統,這些系統必須協同工作以確保貨物在運輸過程中不被損壞,以及集裝箱在整個行駛行程中保持穩定。5G通信對這些系統能夠正確執行各自操作來說是至關重要的。”
事實上,5G對于輔助駕駛和自動駕駛是如此地重要,以至于它可以改變這些汽車使用的電子設備的設計。但是,汽車電子設備最終如何進化在部分程度上取決于5G技術和零部件供應商哪一方首先做好準備。
“隨著電動汽車和ADAS的問世,4G/5G可能會成為汽車通信的主流標準,”應用材料公司200mm設備產品事業部戰略與技術營銷總監MikeRosa說。“隨著5G技術的投入使用,汽車內的電子器件可能會減少,因為云端的存儲器更多,當然云端不會處理所有事務,但是大量的處理可以在云端進行,然后通過5G鏈路向汽車提供服務。”
兩種技術5G技術有兩種方案。一種是sub-6GHz頻段,它在4GLTE的基礎上略有改進,另一種則使用了24GHz以上的頻率,最終形式是毫米波技術。一般而言,隨著頻率的提升,數據傳輸速度和以更快速度傳輸更多數據的能力也會提高。另一方面,隨著頻率的提高,信號傳播距離也在降低,結果就是,需要部署更多中繼器和基站。這對半導體行業來說當然是一個好消息,但是這也同時意味著5G技術的推出時間要比前幾代移動通信技術更長,因為需要更多的時間部署5G通信所需的更多基礎設施。
“5G的頻率非常高,噪音更低,并且可以催生新的應用,”格羅方德22FDX項目總監JamieSchaeffer說。“從基站角度來說,需要一個帶數據轉換器的數字前端。而5G手機則需要集成前端模塊,并實現低功耗。對于面部識別等應用,24GHz-40GHz頻段下的5G技術是最好的解決方案。”
5G設備可以使用波束成形和波束追蹤技術以及大規模MIMO(多輸入多輸出)技術將多組拆分信號拼湊在一起。
所有方案的背后都有技術權衡。隨著頻率的提高,用在RF濾波上的薄膜厚度變得更小,這就會產生另一個問題。