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5G时代万亿商机,中国厂商如何抓住产业链市场机会?

2018年12月20日     来源:电子发烧友        作者:章鹰       
关键字:5G  物联网  工业互联网  
三大运营商计划到2020年前的3年内在5G投资4000亿美元。中国可以说除美国之外,已经占据了5G发展的主动权。
    5G通信是2018年科技界最受关注的领域之一,从小米宣布2019年3月发布5G手机,到华为计划在2019年6月5G手机上市和中兴计划2019年9月5G手机上市,中国5G手机计划可以是继三星之后,最庞大最全面的阵容将要亮相。同时,中国三大运营商也在紧锣密鼓地推动5G商用网络的建设。三大运营商计划到2020年前的3年内在5G投资4000亿美元。中国可以说除美国之外,已经占据了5G发展的主动权。
 
    5G技术与WiFi6技术有何实力对决?5G基站的高密度特性如何影响站点选择和承载体?5G如何助力工业物联网需求?5G终端设备的测试难题如何化解?带着这些热点问题,12月4日下午2点,由电子发烧友主办的2018第五届物联网大会之5G通信分论坛在南山区科兴科学院会议中心召开,来自中国信息通信研究院所长敖立、紫光展锐市场经理闫阳天、Qorvo 亚太高级营销经理Jeff Lin、Litepoint 5G产品经理温中义、广东电信规划设计公司项目部经理李伟强、世强先进销售经理吴玉坤六位大咖,就热点话题进行了精彩的观点碰撞,现场200多位工程师对演讲报以热烈的掌声。
 
    5G与WiFi6无线网络相互配合,消费者可获得最佳体验
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 图:Qorvo 亚太高级营销经理Jeff Lin
 
    Qorvo 亚太高级营销经理Jeff Lin表示,5G通信相对于4G,不仅仅是数字的变化,更代表一个全新时代的开启。新科技受到瞩目的原因是:长距离、高速率、大容量和大数据。5G和802.11ax (WiFi6)最大的区别,在于成本和收费。5G的频段,运营商必须竞标从政府手中购买,民众需要付费来使用5G的服务,而WiFi6是免费的,2.5G 到4G都是免费的,所以手机使用者在室内传输视频或者信息都采用WiFi。
 
    Jeff Lin认为,如果能把5G和WiFi6两种技术进行融合,消费者将会在室外和室内的移动区间获得最佳的上网感受。作为蜂窝网络的室内覆盖的补充,WiFi也承载大量的数据流量卸载。家居中消费者的移动装置成倍增长,手机、笔记本、路由器、电视等8个装置都要上网,到2020年可能有20个装置要上网,WiFi6解决的痛点问题是多个装置在家庭连网,如何能更有效率,价格还没有太大增加。802.11ax,也称为高效率(HE)无线,通过定义WLAN MAC和PHY增强,在密集用户环境中将每个用户的平均吞吐量提高至少4倍。使得WiFi网络具备更加宽松的流量以满足多个用户的需求,同时能带来更远的传输距离和更高的传输速率。
 
    802.11ax标准的目标是提供802.11ac在5GHz频段上四倍的吞吐量。这在很大程度上归因于使用正交频分多址(OFDMA)技术,OFDMA允许多个设备同时通信,这显着提高了无线网络的效率和容量。802.11ax还新增了用于增加信道容量的多用户MIMO(MU-MIMO)技术,可以大大提高功率效率,以及空间重用。芯片大厂商高通、博通、Marvell、英特尔都推出了基于WiFi6标准的芯片,Qorvo配合这些大厂推出自身的射频产品,在WiFi6领域处于领先地位,提供从射频前端到模块,到芯片、到软件、到系统的全面解决方案。
 
    5G网络三大特性助力工业物联网的场景应用
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图:中国信息通信研究院所长敖立
 
    中国信息通信研究院所长敖立指出,5G将成为引领数字化转型的通用目的技术。敖立表示,第五代移动通信技术(5G)将以全新的网络架构,提供至少十倍于4G的峰值速率、毫秒级的传输时延和千亿级的连接能力,开启万物广泛互联、人机深度交互的新时代,成为经济社会数字化转型的关键使能器。
 
    敖立指出,5G在核心网技术上是革命性的,从电路运营,到分组运用,再到IP化、IT化,5G网络使用许多IT技术。5G切片技术是在网络公司的数据中心使用的,核心网面向服务,架构是革命性的。
 
    他介绍说,全球5G频率规划和许可工作进展迅速。中国以3.5GHz频谱为主要的5G频段划分,主要完成5G系统中频段使用规划,3.5GHz将是主流频段,北美在5G上是毫米波频段。
 
    敖立认为,北美5G毫米波频段研发的问题是立足于数据传输,网络部署中基站密度高,还有毫米波频谱衰减快。他预测,中国将5G毫米波频段很可能用于工业物联网的室内覆盖。
 
    “中国信通院正在推进5G技术研发实验工作,我们和三大运营商、6家系统制造商、4家制造商和若干仪表支撑机构,覆盖5G产业链上各个环节。”敖立说。5G推进步骤:1、推进产品研发试验和技术研发试验,2018年底为分界点,第一阶段在实验室和外场试验阶段,第二阶段,2019年运营商做现网研发试验工作。第一阶段非独立组网的试验已经完成,第二阶段是独立组网的试验,组网从室内到室外,进行相关的研发测试。无论峰值速率、连接数量和时延数,都能够大幅度超过预定指标需求,从技术标准看,技术实现是能够满足最初-提出的需求。
 
    工业物联网工业体系和互联网体系融合的产物。敖立认为,我国各地企业的工业水平层次不齐,工业变革必须从单点的信息技术应用向全面数字化、网络化和智能化转变。5G成为工业互联网业务的重要技术支撑。URLLC+(MBB+URLLC)+mMTC:支持工厂内工业控制、信息采集、先进人机交互的应用需求;5G网络切片:支持多业务场景、多服务质量、多用户及多行业的隔离和保护;5G边缘计算,支持及提升制造工厂内边缘智能化;高频+多天线,支持制造工厂内的精准定位和高带宽。
 
    敖立表示,工业企业关注三大问题:提高产品质量,提高生产效率,做商业模式的变革。传统制造业通过ICT赋能,打通数据通信链,实现商业模式的创新。从大数据,到AI算法,到平台,都是服务这个目标。
 
    工业物联网要解决中国制造业低端化问题,实现工业的升级。同时,工业互联网已成为3GPP R16阶段工作重点,5G关键技术可以赋能工业互联网。一、5G高可靠性,控制信道支持更高聚合等级,提升控制信道可靠性。二、5G低时延技术,在以太网里做了关键改造,保证端到端的时延。三、5G网络切片,面向不同的工业应用场景,能够保证在不同业务运营场景中达到相应的指标。四、5G边缘计算加速工业IT及OT网络融合,通过边缘数据处理、跟踪及聚合能力的增强,提升工业互联网业务的高可靠、低时延等性能指标,提供更好的安全和用户隐私,优化资源共享和用户体验。
 
    紫光展锐全力推进5G和物联网发展
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图:紫光展锐市场经理闫阳天
 
    紫光展锐市场经理闫阳天认为,4G改变生活,5G改变生态。5G可以从8个维度来看其特征,两个速率,峰值速率和用户体验数据,两个效率,频谱效率和移动性。两个密度,流量密度和通信能力。两个特征包括网络特征和延迟时间。5G性能指标相对于LTE-A,频谱效率提升2-3倍,容量密度提升100倍,能效提升100倍。
 
    未来10年,5G开启未来应用的关键技术,据统计,全球移动终端2010年53亿,2020年将达到120亿,2030年会达到175亿。仅在中国,移动手机月均流量达到38兆,2020年会有130倍增长。2030年,5G在全球将赋能12.3万亿美元的经济产出。2035年将给全球带来2200万工作机会。5G在2020-2035年对世界GDP贡献与一个印度GDP相当。
 
    5G三大应用场景:eMBB增强移动宽带,定位以人为中心的应用场景,如AR、VR和360视频;第二,mMTC,大连接,主要应用于智慧家庭、智慧城市、智慧农业和环境检测,现在兴起的机器学习,需要大量数据的收集和分析,多种传感器收集的数据必须通过5G上传和下传。第三、高可靠、低时延,时延小于1毫秒,高可靠需要 ,主要应用自动驾驶、工业控制,远程操作指导。
 
    闫阳天分析说,5G通信需要在终端测芯片的支撑。紫光展锐作为全球领先的泛芯片企业,早在2014年就布局5G的研发工作。在5G预演方面投入大量资源,配合运营商、模组厂商和工信部,做了大量测试工作。配合运营商、模组厂商、手机厂商,我们做了大量工作,2019年单芯片支持4G和5G的全网通芯片,5G方面,展锐布局和运营局一直,2019年预商用, 2020年5G规模商用,2021年5G大规模商用。
 
    作为全球前三的手机基带芯片设计公司、中国最大的泛芯片供应商,紫光展锐在物联网领域推出春藤产品线系列,今年9月3日,中国联通NB-IoT通信模块300万项目采购中,紫光展锐芯片中标55%市场份额,其NB-IoT单模单芯片解决方案RDA8908,采用40nm技术,具有超低功耗、超大容量、超强覆盖等特点。紫光展锐致力于自主研发,2019年紫光展锐将实现5G芯片的商用,在2019年年底将推出8核5G芯片手机。
 
    Litepoint展示业界首款全集成式 5G 毫米波测解决方案,解决5G通信终端量产测量难题
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图:LitePoint产品经理温中义
 
    LitePoint产品经理温中义分享5G推进过程,指出2019中下旬大家可以看到毫米波的智能手机,2020年东京奥运会是厂商展示5G最好的舞台。5G手机比较4G手机会有两大变化。第一、中国5G手机会接到sub-6 GHz频段,手机天线可能会变到4*4阵列,中国移动5G手机的入网要求,最少要有4根天线。第二、5G手机采用毫米波模块方案势在必行。
 
    温中义指出,针对毫米波模块,最大的变化是毫米波天线和收发器整合在一个晶片里,对产品测试带来很大挑战。高频传输、射频器件和天线集成在一个晶片里面,可以达到最好效果,在这么小的晶片空间达到高频和高速传输。5G手机上面至少会用到2个毫米波模组,做信号收发的动作。
 
    移动通信和WLAN正向5G和802.11ax/ay演进,以便满足人们日益增长的海量数据传输需求。5G中新增毫米波频段,除了能够提供大带宽增加信道容量外,设备体积也可以做得很小,并且可以使用大规模天线阵列—massive MIMO技术。当下绝大多数5G Massive MIMO都提供了最少64个天线振子,且不再提供测试接口,因此无法采用线连的方法测试,而必须通过空口(OTA)测试。
 
    温中义指出,LitePoint推出Qgig-5G,是业界首款全集成式 5G 毫米波测解决方案,IQgig-5G 系统涵盖了通用的 28 GHz 和 39 GHz 5G 毫米波段,提供多个射频端口,可轻松测量水平和垂直极化信号。此测试系统将信号生成和分析功能集成到一个尺寸为 4U 且易于编程的机箱内。出厂时,针对每个射频端口执行了实验室级的射频性能校准。凭借这种集成水平,只需几分钟的设置时间便可实现精确测量,从而节省数小时的工程设计时间。IQgig-5G 目前支持 pre-5G 调制标准,并且可以升级以支持未来正式发布的 3GPP NR 标准。
 
    5G基站与智慧灯杆结合的六大挑战
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图:广东电信规划设计公司项目部经理李伟强
 
    广东电信规划设计公司项目部经理李伟强表示,中国在2G时代使用的主要频段是900兆频段,到了3G是1.8G频段,4G主要是2.6G频段,5G主要是在3.5G频段或在4.8G频段,2G时代中国基站规模在50万左右,站点都是高塔型,4G时代全国接近120万基站站点,是小站、微站。
 
    5G频谱在向中高频进展,基站站点数量较4G有数量级增长,站点选址是非常大的痛点。从小基站角度来看,由于5G频段高,传输损耗大,需要引入小基站解决解决室内覆盖的问题,预计在5G时代市场将会有数千万量级的小基站。李伟强指出,5G部署的最大特点是基站距离更近,路灯无疑将成为基站部署的一个非常好的选择。
 
    在部署当中,有六大问题需要深入思考。李伟强分析说:第一、灯杆的美观性。5G天线比4G小,但重量更大,面积大,对于后续的路灯挂载,灯杆的美观性有大挑战。深圳市举办过智慧杆设计比赛,这是非常有意义的。第二、便利性,功能设计,平衡功能和安全性。第三、经济性,由于单个小基站目前覆盖范围不足200米,所以需要进行密集部署才可能全面覆盖盲点,而路灯分布均匀,间距不足百米,可以帮助小基站形成密集覆盖,解决之道是模块化和系列化。第四、杆体结构。智慧杆可集成多系统。但不同位置、不同区域所安装的系统不统一;各系统安装时间也有先后。出厂时统一满配开和孔布线会造成浪费;不开孔布线造成施工困难;后安装系统的施工可能对已安装系统造成损坏。解决之道是杆体按功能模块设计开孔,开孔处须做好防潮、防尘、防昆虫进入等保护措施。第五、管线网络,与传统的路灯照明系统只有电力线不同,智慧杆系统既有电力线,同时还有通信线缆。如电力线与通信线缆的安装处理不恰当,极易造成系统间的干扰,甚至导致安全事故的发生。第六是建设和运维是多系统、多部门、多行业,运维需求不同,建议最好采取铁塔公司模式,组建综合建设运维体系。
 
    5G多端口天线和滤波器的产线测试方案亮相
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图:世强先进销售经理吴玉坤
 
    世强先进销售经理吴玉坤表示,5G时代无源器件测试有五大新挑战:
 
    1、2019年5G将快速部署,4G和5G将长期共存;
 
    2、3G/4G时代,金属腔体滤波器是基站主流选择,5G时代陶瓷介质滤波器将成为5G中低频段的主流选择;
 
    3、5G时代,Massive MIMO 技术将重构天线,大规模阵列天线将成为主流,单面天线里集成 64 /128 个甚至更多的天线振子,并需引入阵列天线的波束赋形;
 
    4、天线通道数增多,振子数同时增加,滤波器用量也随之大量增加;
 
    5、5G终端产品上体表滤波器BAW将得到大量应用。
 
    世强基于Keysight仪表给出了相应的测试解决方案,多端口器件射频性能测试:Keysight经济型矢量网络分析仪+多端口开关矩阵,功率测试,世强提供功率容量测试,提供Keysight 经济型射频微波信号源+功率放大器,介电常数测试,世强提供Keysight 经济型矢量网络分析仪+介电常数测试夹具及软件;阵列天线波束赋形,世强提供PXI 模块化射频VSA/VSG分析仪+小型暗箱。吴玉坤分析说,E5063A是 低成本射频矢量网络分析仪,关注性价比,更符合中国本地客户对于5G终端射频测试的需求。
责任编辑:田耘
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