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5G的下一程:賦能千行百業

2020-12-18
來源:半導體行業觀察
關鍵詞: 5G eMBB eMTC uRLLC

  2020年5G正快速部署,2021年5G將加速普及。

  以國內為例,據相關數據統計顯示,截止到11月初,中國已建成5G基站70萬個。在中國發放5G牌照僅18個月后,國內的5G終端連接數就超過了1.8億,這個增長速度在3G、4G時代的中國市場或者全球任何市場都是從未實現的。展望2021年,預計全球5G智能手機出貨量將達到4.5億至5.5億部,到2023年,全球5G連接數更將高達10億,這比在4G時代實現10億連接數的時間整整提前了兩年,由此可以看到5G普及速度之迅猛。

  能實現這樣的5G普及速度,主要得益于產業鏈上下游的群策群力。而作為有史以來最重要的一場通信革命,5G要改變的不僅僅是手機。

  5G:芯片是基礎

  作為一場通信革命,5G的關鍵優勢在于其更快的速度、更低的延遲和更高的帶寬。在應用方面也覆蓋高速移動寬帶(eMBB)、廣域物聯網(eMTC)和高可靠性低延遲物聯網(URLLC)這三個方面。但要達成這些成就,構建一個高速的網絡世界,就需要多樣化的芯片支持,當中不但涉及到射頻和基帶這些與5G息息相關的技術,就連計算也成為了5G發展的瓶頸所在。

  首先看射頻方面,據知名分析機構Yole介紹,5G標準引入了增加射頻含量和復雜性的新特性。為了應對數據傳輸速率方面更為嚴苛的要求和實現更好的頻譜效率,一臺5G手機或手持設備都應具有用于2.5GHz以上頻率的4x4 MIMO8下行鏈路。同時,它需要具備NR9頻段,還有帶LTE的5G EN-DC架構。有些情況下會有一個2x2的MIMO上傳鏈路,這可能是一個發射分集鏈路。探測參考信號在5G手持設備中也是必需的,為的是優化無線電鏈路以匹配范圍內的有源天線系統。

  “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備定義,還要具備在至少 100 MHz帶寬運作的能力。載波聚合技術也將應用于5G,正如它在LTE中的應用一樣”,Yole強調。

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

  在4G時代,基帶本來就需要支持很多的頻段,但進入到5G世界,需要支持的頻段進一步增加,再加上SA和NSA這兩種網絡制式帶來的新需求,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驗。而為了更好地處理高速5G帶來的數據,整個手機就迫切需求更強的運算能力,這些正是高通過去三十多年一直所專注的。

  自2017年發布X50以來,高通迄今為止已經發布了三款5G基帶,最新一代的X60基帶在當前的5G應用環境下,更是被賦予了重要的意義。

  據介紹,高通表示,X60基于5nm工藝設計,包括了基帶、射頻收發器、射頻前端、天線模組多個部分,能夠支持全球幾乎所有主要的網絡。作為一個系統級的完整解決方案,X60在性能、功耗上會比基于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網絡速度7.5Gbps,上行速度也高達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的載波聚合。據高通介紹,X60可以在毫米波與Sub-6 GHz頻段中提供載波聚合支持,也可以利用新的動態頻譜分配技術支持FDD內部的載波聚合,也可以在6GHz以下TDD和FDD之間進行載波聚合。這就使得X60平臺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,在驍龍技術峰會上發布的高通新一代手機旗艦芯片驍龍888集成了驍龍X60,憑借其強勁性能擁有了“飛”一般的速度。除了移動互聯網基帶以外,高通驍龍888在CPU、GPU、ISP、AI、Wi-Fi和藍牙方面都“快”人一步。就連在安全方面,高通也做好了多手準備,防患于未然。正是這些領先的性能,讓小米、OPPO、vivo、realme、魅族、黑鯊、中興通訊、努比亞、聯想、華碩、LG、Motorola和夏普等手機廠商在芯片發布當日就表示了對這款旗艦移動平臺的支持。

  毫米波:下一個工作重點

  從當前的測試數據看來,與4G相比,5G網絡擁有了前所未有的新速度,但似乎產業對此并不滿足,他們還想要更快的網絡速度,賦能更多的應用領域,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。GSMA也認為,5G毫米波是通信技術演進的必然方向。

  根據Ookla SPEEDTEST的 實 際 測 試 結 果 ,在5G毫米波頻段現有網絡的平均下載速率是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也預測,5G毫米波作為高速接入、工業自動化、醫療健康、智能交通、虛擬現實等方面的核心技術之一,預計將在2035年之前對全球GDP做出5650億美元的貢獻,占5G總貢獻的25%,而到2034年之前,在中國使用5G毫米波頻段所帶來的經濟收益預計將達到約1040億美元。

  正因為5G毫米波擁有如此多的優勢,因此在今年7月,5G首個演進版本Rel-16凍結,其中就加入了很多支持毫米波的5G NR增強特性。

  雖然產業界對5G毫米波有高度的認可,但正如GSMA所說,這種技術在覆蓋優化、移動性管理、產品實現、測試、毫米波與中低頻的共存以及靈活空口實現方面都面臨巨大的挑戰。作為產業鏈重要推動者的高通,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現了中國首個基于智能手機的5G毫米波互操作性測試;2020年9月份,高通公司在信通院MTNet實驗室率先完成了基于3GPP Rel-16 MIMO OTA測試方法的毫米波性能測試;高通公司還是首家參與并通過全部10項 26GHz 5G毫米波射頻測試的芯片廠商;高通的5G毫米波技術更是已經完成了互操作性測試、性能、射頻等多個方面的關鍵測試。

  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很小的模組上去,這帶來了更優的能耗、更緊湊的空間,提升了手機廠商設計5G毫米波手機的靈活性。

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

  從變革移動走向千行百業

  擁有了如此快速的網絡,除了在上網、刷劇等基本應用上將會有前所未有的體驗,在很多專家看到,5G帶給移動終端的體驗是革命性的,以游戲為例。據市場調研公司Newzoo預測,到2023年,全球游戲玩家總數將超過30億,其中移動游戲將成為最大的游戲細分市場。

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

  從當前市場發展現狀看來,這些移動變革的體驗不僅體現在智能手機上,其他無論是PC、XR、IoT和汽車等領域也都成為了5G賦能的方向。為了這個目標,5G產業鏈上下游攜手合作,探索更多應用的可能。此外,包括運營商、芯片廠商和終端廠商在內的產業合作伙伴都在正同心協力,推動普惠5G下沉到各行各業。高通也是當中的一個積極推動者。

  在2018年,高通便攜手中國合作伙伴宣布了“5G領航計劃” ,面向5G所帶來的全球機遇,進一步加強與中國產業界的合作,為中國乃至全球用戶推首批5G終端及服務,助力中國伙伴更好地開拓國內外5G市場。

  為了將5G功能帶到更多設備中去,高通已經將其強大的 5G 技術和性能帶至驍龍7系、6系和4系平臺,讓5G解決方案能夠覆蓋從250美元左右到1000美元、甚至更高價格的機型。這可以推動高通的產品快速打開不同地區的市場,同時能夠以更加實惠的價格讓消費者用上5G終端。

  從高通公司中國區董事長孟樸在日前舉辦的驍龍技術峰會上的介紹我們得知,全球已有超過700款搭載驍龍的5G終端已經發布或正在開發中,當中不僅有智能手機,還有移動熱點、CPE、5G PC等豐富的終端品類,這讓高通對5G的未來更加期待。

  今年7月,高通還聯合20多家中國合作伙伴(包括運營商)共同發布了“5G物聯網創新計劃”,希望能夠將5G帶入千行百業。

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  據了解,截止該計劃發布當天,高通已經為全球一萬多家客戶提供物聯網解決方案,產品已經深入應用于智能制造、智慧城市、智慧零售等多個垂直領域。商用的終端更是覆蓋了5G超高清直播背包、5G相機、機器人、工業網關和5G CPE等類型,應用的領域則包括了新聞直播、疫情防控、遠程醫療、智慧救護、遠程教育、工業巡檢、倉儲物流、家庭及商業娛樂等十余類場景。

  與此同時,高通還再次開始面向基礎設施提供5G RAN平臺,側重于打造企業專網以及推動RAN 的演進。而隨著越來越多的企業投入其中,并致力于建立自己的5G專網。5G技術不再只是為電信行業服務,它擁有極大的潛力向其它行業擴展。

  “展望2021年,我們將進入”5G加速普及“的一年——5G將加速旗艦級的功能和特性進入更多層級的手機,加速催生更多的移動終端的創新和應用,加速讓移動技術賦能千行百業”,孟樸最后強調。


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