5G對(duì)射頻前端產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了哪些影響
發(fā)布時(shí)間:2017-10-26 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】如今,5G不僅僅是一個(gè)夢(mèng)想,其已經(jīng)成為一個(gè)熱門話題。每家電信運(yùn)營(yíng)商、基站(Base Station)制造商、小型基站(Small Cells)制造商和用戶設(shè)備供應(yīng)商等都在開展5G相關(guān)的研發(fā)工作。例如,中國(guó)(華為)、韓國(guó)(三星電子)、日本、歐盟都在投入相當(dāng)?shù)馁Y源研發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)。
哪些應(yīng)用正在驅(qū)動(dòng)5G?何時(shí)需要部署與實(shí)施?
從2G到5G的發(fā)展歷程
不久前,5G只是一個(gè)夢(mèng)想,一個(gè)推動(dòng)新一代手機(jī)的夢(mèng)想:這個(gè)美好的夢(mèng)想可以為任何用戶在任何地方提供任何服務(wù)。
備注:5G(第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)),也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù)。5G是新一代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要方向,是未來(lái)新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。與4G相比,不僅將進(jìn)一步提升用戶的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn),同時(shí)還將滿足未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的應(yīng)用需求。
如今,5G不僅僅是一個(gè)夢(mèng)想,其已經(jīng)成為一個(gè)熱門話題。每家電信運(yùn)營(yíng)商、基站(Base Station)制造商、小型基站(Small Cells)制造商和用戶設(shè)備供應(yīng)商等都在開展5G相關(guān)的研發(fā)工作。例如,中國(guó)(華為)、韓國(guó)(三星電子)、日本、歐盟都在投入相當(dāng)?shù)馁Y源研發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)。
5G的關(guān)鍵技術(shù)
5G物聯(lián)網(wǎng)(IoT):頻率低于1 GHz的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要低數(shù)據(jù)傳輸速率,以及遠(yuǎn)距離覆蓋和低成本。目前已經(jīng)成熟的技術(shù)包括短距離無(wú)線電/WiFi、專用網(wǎng)絡(luò)SigFox和LoRa等。這些通信協(xié)議是專為低功耗設(shè)計(jì)的,可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)10年的電池壽命。所以,值得思考的問(wèn)題是:5G會(huì)給物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)什么呢?物聯(lián)網(wǎng)將是一個(gè)巨大的機(jī)遇,還是僅僅是5G的利基市場(chǎng)?
5G Sub-6 GHz:在6 GHz以下頻段,大規(guī)模MIMO無(wú)線通信技術(shù)使4G能夠保持連續(xù)演進(jìn),更多的載波聚合和更多的前端射頻(RF)模塊集成將突破當(dāng)前技術(shù)的局限。最初階段的目標(biāo)是利用現(xiàn)有的3.5/4.5 GHz基站站點(diǎn)來(lái)簡(jiǎn)化5G的引入。例如,針對(duì)3.5 GHz頻段創(chuàng)建的頻譜共享和授權(quán)模式,也可被用于更快更高效地部署5G網(wǎng)絡(luò)。這種方法為企業(yè)和產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇:不需要獲得許可的頻譜,便可從5G技術(shù)中獲益。
5G毫米波:在10 GHz以上頻段,如短距離、高速率數(shù)據(jù)交換的28 GHz、39 GHz、60 GHz,目前主要在美國(guó)和韓國(guó)應(yīng)用:
美國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商Verizon和AT&T的固定無(wú)線接入。相關(guān)試驗(yàn)正在進(jìn)行中,下一步的部署計(jì)劃在美國(guó)約15個(gè)城市中實(shí)施。
5G試用服務(wù)將支持韓國(guó)2018年舉辦的冬季奧運(yùn)會(huì)。
上述兩個(gè)國(guó)家的應(yīng)用案例都有自己的特色,但是它們的共同點(diǎn)是28 GHz頻譜,可以獲得更寬的帶寬和更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。此外,2019年,高通(Qualcomm)將把5G毫米波手機(jī)推向市場(chǎng)。這將需要更多的研發(fā)來(lái)解決天線集成的問(wèn)題,并設(shè)計(jì)出能夠保持手機(jī)性能,且具有小型化、低成本的5G毫米波射頻(RF)前端。
5G試驗(yàn)已經(jīng)到位,5G產(chǎn)業(yè)蓄勢(shì)待發(fā)
5G發(fā)展時(shí)間表
從基礎(chǔ)設(shè)施的角度來(lái)看,已經(jīng)進(jìn)行了大量的投資。電信運(yùn)營(yíng)商和基站/小型基站供應(yīng)商正在處于試驗(yàn)階段,進(jìn)行真實(shí)場(chǎng)景的測(cè)試。
美國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商Verizon和AT&T的固定無(wú)線技術(shù)試驗(yàn)已經(jīng)順利進(jìn)行,并在下述美國(guó)城市中進(jìn)入部署階段:奧斯?。═X)、達(dá)拉斯(TX)、休斯敦(TX)、舊金山(CA)、亞特蘭大(Georgia)、丹佛(CO)、邁阿密(FL)、西雅圖(WA)、華盛頓特區(qū)等。Verizon已于今年2月在11個(gè)城市推出了固定無(wú)線5G服務(wù)的客戶試用版;AT&T則在奧斯汀推出了固定無(wú)線5G試用版——與其DirecTV Now視頻產(chǎn)品一起提供超快速寬帶服務(wù)。在基礎(chǔ)設(shè)施方面,電信運(yùn)營(yíng)商與思科(Cisco)、愛立信(Ericsson)、諾基亞(Nokia)、三星(Samsung)等展開合作。
事實(shí)上,世界范圍內(nèi)有許多5G計(jì)劃,利潤(rùn)豐厚的商業(yè)機(jī)會(huì)就在眼前。
5G應(yīng)用:時(shí)間軸和主要技術(shù)指標(biāo)
5G的未來(lái)頻譜(按照地理區(qū)域劃分)
全球移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以驚人的速度增長(zhǎng),2017~2022年的復(fù)合年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將超過(guò)40%。手機(jī)將成為5G技術(shù)實(shí)施的首選平臺(tái)。新的應(yīng)用和用例,如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)/虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、自動(dòng)/無(wú)人駕駛汽車等,將從5G技術(shù)中獲益。然而,在5G被成功商用之前,還有許多技術(shù)挑戰(zhàn)等待解決。
對(duì)于無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施,如何“確保信號(hào)質(zhì)量,提升頻譜效率和散熱優(yōu)化”仍是亟待解決的問(wèn)題。這將對(duì)“功率放大器技術(shù)、智能天線集成和成本、射頻前端的封裝材料”施加壓力。
對(duì)于手機(jī)終端,挑戰(zhàn)在于“智能天線集成,以及射頻前端小型化、成本和性能優(yōu)化”。這將對(duì)“所有的射頻前端組件(濾波器、開關(guān)、功率放大器、低噪聲放大器、天線調(diào)諧器),能夠在各個(gè)方向(X,Y,Z)上實(shí)現(xiàn)小尺寸的封裝技術(shù),嵌入低k電介質(zhì)和低損耗互連以獲得良好的信號(hào)完整性”施加壓力。
5G具有高度的復(fù)雜性和顛覆性
5G應(yīng)該整合移動(dòng)寬帶、物聯(lián)網(wǎng)和先進(jìn)的自動(dòng)化(如無(wú)人駕駛汽車),全部采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。如前所述,5G有三個(gè)方向:物聯(lián)網(wǎng)、Sub-6 GHz、毫米波。在射頻(RF)技術(shù)方面,這意味著將需要不同性能的射頻器件集成在一起。因此,這種高度復(fù)雜的組合將經(jīng)歷不同的實(shí)施階段,5G的各個(gè)方向不會(huì)同時(shí)實(shí)現(xiàn)。5G物聯(lián)網(wǎng)、5G Sub-6 GHz和5G毫米波將遵循自己的發(fā)展路徑,形成相互有聯(lián)系的并行生態(tài)系統(tǒng)。
5G生態(tài)系統(tǒng)
隨著5G手機(jī)和無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)的成熟,相關(guān)應(yīng)用將會(huì)出現(xiàn)。這需要一定的時(shí)間,許多廠商已經(jīng)在為自己的“市場(chǎng)蛋糕”做好了準(zhǔn)備。新的商業(yè)模式將會(huì)浮現(xiàn):例如一些電信運(yùn)營(yíng)商正在部署pre-5G網(wǎng)絡(luò)(自己的標(biāo)準(zhǔn)),作為光纖替代品應(yīng)用于住宅寬帶。高通(Qualcomm)即將推出5G毫米波手機(jī),其它廠商也都在探索之中。此外,英特爾(Intel)、三星(Samsung),以及領(lǐng)先的RF CMOS/SOI代工廠(GLOBALFOUNDRIES、TOWERJAZZ、臺(tái)聯(lián)電、臺(tái)積電等)都在布局5G射頻產(chǎn)業(yè)。
射頻器件和模組供應(yīng)鏈
最后,我們目前真正缺乏的是5G標(biāo)準(zhǔn)。3G的標(biāo)準(zhǔn)是2002年制定發(fā)布的,4G的標(biāo)準(zhǔn)是2012年發(fā)布的。雖然中國(guó)官方已經(jīng)發(fā)布,5G在中國(guó)商用是在2020年,但是世界范圍5G的標(biāo)準(zhǔn),將會(huì)在2019年發(fā)布。
此前,2016年11月在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州里諾舉辦的國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的RAN1(無(wú)線物理層)#87次會(huì)議上,經(jīng)過(guò)與會(huì)公司代表多輪技術(shù)討論,3GPP最終確定了5G eMBB(增強(qiáng)移動(dòng)寬帶)場(chǎng)景的信道編碼技術(shù)方案,其中:Polar Code碼作為控制信道的編碼方案;LDPC碼作為數(shù)據(jù)信道的編碼方案。此次以華為為核心代表、由中國(guó)主導(dǎo)推動(dòng)的Polar Code碼被3GPP采納為5GeMBB控制信道標(biāo)準(zhǔn)方案,是中國(guó)在5G移動(dòng)通信技術(shù)研究和標(biāo)準(zhǔn)化上的重要進(jìn)展。
中國(guó)與國(guó)際同步啟動(dòng)5G研發(fā)工作,一是建立協(xié)同工作機(jī)制。中國(guó)的多個(gè)企業(yè)、高校和科研院所共同成立了IMT-2020(5G)推進(jìn)組,開展5G需求、技術(shù)、頻譜、標(biāo)準(zhǔn)等研究工作。二是開展5G研發(fā),這里面有很多的企業(yè)、大學(xué)投入了大量的資源,全面開展5G各領(lǐng)域的研發(fā)。三是加強(qiáng)國(guó)際合作,目前中國(guó)的一些大學(xué)和科研院所已經(jīng)與很多的國(guó)家建立了多渠道、多層次的對(duì)接合作關(guān)系。
不同電信應(yīng)用的商業(yè)化時(shí)間
未來(lái)數(shù)年的射頻產(chǎn)業(yè)將是非常令人興奮且具有顛覆性。通過(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、原型設(shè)計(jì)、試驗(yàn),以及生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建,5G終將成為現(xiàn)實(shí),這雖然需要時(shí)間的沉淀,但是“充滿商機(jī)的航程”已經(jīng)開啟
(來(lái)源:麥姆斯咨詢 )
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