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“有趣”的5G为何普及如此困难?

如果在2019年年初,可能还是有很多人会这样讨论,4G的网速基本能满足日常的生活需求,似乎5G是个“无关紧要”的技术升级。但是随着5G技术的不断推进,人们可能会慢慢改变这样的看法,因为5G实在是太有趣了,给生活带来无穷的乐趣。2019年是5G产业发展最快的一年之一,也是具有转折意义的一年,很多对5G产业有重大意义的事情发生了。2019年6月6日,工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,中国正式进入5G商用元年,这绝对是值得整个产业隆重庆祝和纪念的大事件。而在5G商用牌照发布后不久,短短不到半年的时间里,我国相继推出了40多款的5G手机,为产业加油打气,为整个产业带来巨大的活力和信心。我们的运营商也很给力,就在前不久,2019年10月31日,三大运营商公布5G商用套餐,并于11月1日正式上线5G商用套餐,消费者离5G技术又进了一步,整个产业形势一片大好。

 “有趣”的5G为何普及如此困难?

(图片来源于维科网)

但是,任何一项技术的发展都会经历坎坎坷坷,这是技术的发展规律。5G具有低延时、高速率和大带宽这样优秀的技术特性,但是以目前的商业环境,实现5G技术的普及,还是有很多难度的,比如技术、生态和市场环境等等。通讯技术的发展本身就遵循着自己的规律,是个漫长的技术升级过程,比如从2G到5G时代,通讯技术发生着日新月异的改变,每次通信速度的提升,都会产生新的生态和产业系统,一代新的通讯技术需要几十年的慢慢进步和迭代。

5G技术发展中的难题有哪些?

众所周知,5G技术要想得到大面积的商业化,让技术走进千家万户,离不开整个产业链的努力,其中包括芯片企业、通讯技术企业、标准制定、运营商和很多相关的制造企业等。作为国内5G技术的探索者,紫光展锐市场副总裁南明凯表示,作为中国领先的芯片设计企业,紫光展锐正在紧抓机遇并积极行动,力争与世界巨头们处于同一起跑线,努力在5G上改变格局。

尽管全球第一阵营的企业均在积极布局5G芯片,但在5G芯片研制的过程中,仍面临着很多的难题。5G芯片研制的挑战主要有三方面,首先是研发资金投入巨大,5G的大规模商用价值可能要到2021年才能体现出来,对所有研发企业而言,前期的压力会比较大。其次是技术突破和标准的建立,技术方面,5G芯片最大的不同是5G的复杂度比以往提升了好多个数量级,5G的射频组合比4G组合多很多,整体集成度也更复杂,若采用低工艺制程,5G芯片功耗会很高,面积太大。最后是5G的商用生态有待成熟,不同于以往,5G网络覆盖的硬件、应用和终端更加丰富,缺乏任何一个要素,都无法实现5G的商用。

“第一代的5G芯片在成本和功耗比目前的4G芯片高,这决定了5G芯片的研发设计需要更先进的工艺。在标准方面,5G技术的测试和验证非常复杂,涉及手机系统厂商对接测试、仪表测试厂商对接测试以及和运营商的对接测试,这个过程需要反复的磨合与迭代,非常具有挑战性。”紫光展锐南明凯对OFweek电子工程网编辑这样解释。

作为国内排名靠前的5G通讯技术企业,烽火通信是国内光通信技术的领导者,也是5G技术的先行者,烽火通信在5G发展中不断取得令业界瞩目的成绩。据悉,2019年在中国电信北京研究院5G前传承载的第一阶段测试中,烽火展示了高水平的测试效果,这是全球首次针对25G速率eCPRI的传输承载测试。

对于5G规模的商用挑战,烽火通信网络产出线需求规划总监詹翊春认为,5G规模商用面临的是技术挑战、大规模组网挑战、商业模式有待探索和创新、应用的跨界融合和安全等方面,目前网络存在的情况是采用3GPP、NR标准下的毫米波、缺少联邦政府推送各州覆盖少进度慢,加上终端设备少且体验不佳。这些痛点是阻碍5G技术快速普及的难题,也是产业界需要快速解决的最大技术与商业问题之一。烽火是SPN标准化的主要贡献者,目前已开展多个不同应用场景下5G承载试点,提出了重视底层光网络建设,光模块产业链聚焦的建议,并指出5G的成功关键在于生态合作,通过垂直行业的成功将5G生态反向催熟。

 “有趣”的5G为何普及如此困难?

(图片来源于维科网)

5G的实现,除了芯片和通讯整体解决技术,还需要很多的模块厂商和相关的综合服务商的支持。5G的变革带来的光模块需求变化是多方面的,武汉光迅是国内从事光通信领域内光电子器件的开发及制造的领先企业,对5G技术的投入也是不遗余力。因为5G对数据的前传有着很高的时效性和速率要求,对于光迅科技而言带来了很多技术挑战,比如传输距离和温度对传输影响等。武汉光迅科技业务部副总经理徐红春先生表示,5G和数据中心这两大重点应用会推动高速光模块市场迎来更大规模的发展,5G要求前传要求10km以内传输距离甚至更短,温度要求至少是工业温度,当前光纤直驱为主,未来向彩光发展;中传要求至少10km传输距离,温度要求商业温度即可,考虑采用灰光模块或Bidi或WDM,50G PAM4可能会是一个好的选择。当后传要求传输距离大于10km时,商业温度即可,在未来相干技术可能会被引入。

5G带来的挑战是全方位的,而对于信息融合,该领域的挑战也是很多的。只有真正的信息融合,才能发挥技术优势,构建万物互联的智能世界。作为一家全球光电信息超融合综合服务商,华讯方舟是全球光电信息超融合综合服务商,在频谱资源研究应用领域有着深厚的实力。关于5G技术商用的难点,华讯方舟科技有限公司高级副总裁骆睿认为,5G大规模部署商用面临的诸多挑战是5G高密度组网、多天线、多业务等接入网规划和建设以及5G核心网建设,包括网络云化导致规划和运维,还有5G面临更加严峻的网络安全威胁,5G网络建设成本高也是一大难题。他表示,尽管5G技术和卫星通信是不一样的通讯技术,但也可以想互补充,解决5G传输过程中的延时技术难题。随着5G的快速发展,卫星技术的融合也能为5G快速普及带来新的技术基础和支撑。

对于5G技术普及最关键的一环,基站是5G实现快速通讯的关键,和4G基站相比,5G基站的能耗也是目前行业的难题。据华为基站相关负责人表示,5G的基站能耗主要集中在传输、电源和机房空调等,相对于以前的通讯基站,射频和散热系统的能耗是最大的,也是目前最难解决的难题之一。

不只是解决5G核心的通讯技术难题就可以大规模商用。随着5G产业的高速发展,高频率零部件以及设备之间的电磁干扰问题越来越严重,相关产品对电磁屏蔽的要求越来越高。通常情况下,电子产品在设计时会加入更多的电磁屏蔽和导热器件,以此解决产品间电磁屏蔽与散热方面的困扰。5G下游应用的拓展将给电磁屏蔽和导热材料厂商带来机遇,但同时也有很多技术挑战需要解决。作为一家致力于提供高性能电子产品保护解决方案的全球领先制造技术公司,莱尔德高性能材料是5G技术普及必不可少的一环。

5G智能手机的发展,带来了传输速率、频率、信号强度的提升,但是从核心芯片到射频器件,5G智能手机零部件的创新升级对电磁屏蔽和导热提出了新的要求。莱尔德高性能材料首席执行官张晓群博士表示,在5G应用方面,产品对屏蔽材料要求会越来越高,毫米波级别的传播对电磁干扰和屏蔽要求更高。电磁屏蔽器件的技术水平主要由其材料主导,材料的电导率、磁导率及材料厚度是屏蔽效能的基本因素。随着产业升级,电磁屏蔽材料将向屏蔽效能更高、屏蔽频率更宽、综合性能方向发展。莱尔德将板级屏蔽罩与散热产品加以融合,或将结构金属屏蔽和各种吸波材料相结合,亦或组合不同种类的泡棉织物,利用一款集成解决方案,使得设计和性能层面的众多挑战得以迎刃而解。

随着5G产业的发展,很多拥有核心技术的产业链企业都会受益,这也让更多的企业“眼红”,目前的5G产业链仍是不完善的,未来,仍需要更多的合作伙伴加入,才能壮大5G队伍,真正达到一个十万亿级别的市场。


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