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5G专网建设方兴未艾,永达电子如何利用毫米波技术引领创新增值应用?

admin 科技通讯 2020-09-17 04:17:16 2 0

原标题:5G专网建设方兴未艾,永达电子如何利用毫米波技术引领创新增值应用?

自去年6月6日,5G正式商用以来,我国5G一直处于如火如荼的快速发展阶段。

今年3月,工信部官方网站和微信公众号正式发布了《工业和信息化部关于推动5G加快发展的通知》。作为2020年针对5G发展的第一个重磅红头文件,工信部在5G网络建设、应用推广、技术发展、安全保障和组织实施多方面进行全面部署,可以看作是2020年度中国5G发展的“总纲领”。

截至8月14日,深圳市已建成46480个5G基站,此前在7月26日已提前一个月完成4.5万个5G基站的建设目标。另外,中国信通院副院长王志勤表示,截至2020年6月底,我国已累计开通5G基站超41万个。2020年度计划新建50万个基站,覆盖全国地级以上城市。5G独立组网在2020年9月商用。

同时,尽管5G发展速度迅猛,但如何更好的赋能垂直行业已经成为业内普遍关注的焦点。在今年的5G全球大会(中国站)暨深圳国际物联网与智慧未来展上,我们了解到深圳市永达电子信息股份有限公司这样的一家企业,专注于先进计算体系与先进计算方法及其应用研发,并已经从计算领域切入5G,或能成为搅动5G风浪的黑马。

近日,笔者与深圳市永达电子信息股份有限公司副总裁宋晶先生进行了深度的交流,宋晶先生通过自己对5G公网与专网的深刻见解,详细探讨了毫米波对于5G未来的重要性,并就计算/算力在5G领域的应用与未来的趋势进行了详细的解答。

为什么需要5G专网

尽管5G的公网部署热火朝天,但专网建设方兴未艾,还有许多值得挖掘的地方。

具体来看,5G公网是以公众的互联网消费为目标,根据人群分布活动区域布设覆盖,满足个人上网的通信网络设施,主要承载个人隐私数据。而数据量级大、拓朴变化快、时延要求高、机器连接多的垂直行业物联网应用,往往对数据的实时性要求较高,这就需要以纵向垂直行业的物联网应用为目标,根据行业管理对象覆盖需要而延伸,满足物联设备感知传输、反馈控制的通信网络设施——即5G专网。

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随着5G与经济社会深度融合发展,5G专网在当前社会中扮演的角色其实已经越来越多。目前,随着垂直行业用户对网络的专业化、个性化需求不断提升,多元化终端类型、接入方式不断发展,人-人、人-机、机-机、网-网通信等成为常态,要求5G专网必须为海量业务提供多元、个性、智慧、高效、安全的服务。

面对上述需求的演进变化,现有5G专网的技术内涵与外延发展存在严重的不充分不平衡,无法满足泛在场景下各类型各层次用户的用网体验需求,使得当前5G专网对大容量、大连接、高可靠、低时延等的支持能力低下,在应对复杂用网需求时面临巨大挑战。

5G专网建设的3大挑战

目前,5G专网建设存在三大挑战。

首先,有限的频谱资源与无线通信需求间存在供需矛盾。与4G相比,5G要实现更快的传输速率,就需要更多的频谱资源,获得频谱的方式主要有两种:一是向更高频段扩展——5G必须拓展到毫米波频段,通过频谱扩展,5G可以获得10 GHz以上的连续频谱资源,可有效缓解频谱资源紧张的状况;二是提高现有频谱的使用效率——5G不仅需要频谱资源更加丰富的高频频段,也需要覆盖性能更好的频谱资源,目前的移动通信系统采用的都是“专用”频谱分配模式,频谱利用率低,需要通过动态、高效的频谱资源管理来有效提升现有频谱的使用效率。

同时,传统网络架构和基线技术限制网络多元化发展。随着5G网作为全球基础设施地位的确立,其多元化、专业化服务需求不断提升,以尽力而为传输和统计复用为代表的通信网络资源供需匹配和调度切换机制存在先天不足,通信网络“能”与“效”之间的矛盾始终存在且无法得到根本性解决。

这一窘境,使得试图靠被动的增加通信网络带宽资源或技术补丁来实现网络“能”力增长,不一定带来“效”果的增加,更何况可用的通信网络带宽资源最终会走向枯竭。因此打破刚性的网络架构、发展柔性的基线技术是我们必须考虑的方向。

最后,现有通信网的运行方式僵化,其单一固定甚至基于人工的配置管理和开关的调度切换等已无法满足网络多元化发展所带来的泛在用网场景需求,导致网络传输控制、资源管理、配置维护等复杂性倍增,网络运行维护开销巨大。同时,现有通信网络中用于刻画网络功能、性能的指标和模型,以及由此构建的匹配用户业务需求的方法,也已无法适应泛在场景用网需求,使得通信网络效率低下,用户体验差,面临深刻变化。

追溯上述挑战的成因可以发现,单纯依赖创新通信技术并不能构建起智慧化、多元化、个性化、高鲁棒、高效能的新型网络。因此,永达电子提出,5G要真正地将计算融合到通信网络的建设中,计算的比重甚至应该占到70%以上。

永达电子的解决之道

基于算力,永达电子的三维能力5G网络计算架构分为频谱、架构、能级三个方面,通过算力在不同领域着手,最终通过计算实现了5G能力的倍增。

具体来看,首先,永达电子可在频谱端实现动态的频谱资源分配,从而进行高效的频谱资源管理。

动态频谱使用通常包括动态频谱接入和智能频谱共享等方式。对于动态频谱接入,为了获得最佳的动态频谱接入策略,通常需要有关网络状态的完整信息,现有的动态频谱接入协议应该适应更加复杂的实际模型,迫切需要具有支持较高复杂学习算法的计算力。对于动态频谱共享,如何完美解决不同制式间各类物理信道干扰又能提升业务信道在共享频谱上整体频谱利用率,需要区块链和深度学习技术的实现,更需要统筹高效的算力支撑。

其次,永达电子可实现全维可定义的开放网络架构,包括路由、存储、网络等都可实现软件可定义。

新型网络的首要技术特征就是打破传统网络的刚性、封闭架构,能够对开放架构下基础网络的软/硬件、协议、接口、芯片等进行全维可定义,从而使得网络的运行机理不再受制于单一功能或技术,使得网络具备多维资源的柔性组织和适配能力,在服务灵活性和业务适应性上满足多样化业务需求,这种定义就是通过建立网络连接、硬件、协议、转发等全维开放化的基础结构,实现连接、节点、网络等层面全链条重构。

最后,永达电子基于智能感知、大数据和人工智能等技术,通过强大算力可从根本上释放网络潜力。

网络能级的目标是智慧化,是以网络传输效能、节点运行效能、业务承载效能和服务提供效能等为约束,将用户的关注点归结为“用网目的”,建立“感知—决策—适配”一体的自我驱动运行机制。此时,网络可在海量的用户、网元和业务之间进行适配协调,根据用户用网目的直接决定网络服务的提供方式,自动推演出合适的网络资源组成、节点协作模式、运行控制模式等,并且能够根据实际运行效果进行自我调整和优化。

5G技术如何对实体经济社会产生效益倍增作用

从历次工业革命来看,无论是哪一次工业革命,其本质都是对工业生产制造过程的加速化推进,以达到工业价值增长的目标。那么,5G的价值到底在哪里?5G在专网行业当中能够带来哪些效果?

宋晶认为,“5G+”的应用价值表现为5G技术对实体经济社会的效益倍增作用。因此,孤立的5G项目不会带来太多的价值。如果不是将5G项目真正找到与实体经济社会的结合点,那最多也只是把电子制造业,软件服务业和通信信息业的总收入通过统计在GDP上提高一两个百分点而已。但是经济社会价值效能的指数级增长并未实现,所以一定要在5G和实体的结合部找到结合点。

目前,永达电子的5G技术已经应用于5G+轨道交通无人驾驶技术、5G+港口码头、5G+应急救援等许多方面。

在5G+轨道交通无人驾驶技术领域,永达电子基于5G基站定位替代传统的轨道电路,可以连续且精准获取列车位置信息,改变传统的基于固定自动闭塞技术的列控追踪间隔方式,而通过采用移动闭塞的追踪间隔方式,使得追踪列车间隔大大缩小,从而提高运输效率。

同时,通过5G车载毫米波天线,还可以实现对同一列车的车头、车尾定位,从而开展列车的完整性检查,以防止列车解体后,给后面的列车带来安全风险。此外,利用5G技术还可以实现列车与列车间的直接通信,定位更准,安全保障更强,使列车追踪间隔由目前的最短3分钟缩短到2分钟左右,提高线路运输能力30%以上。另外,列车“超强大脑”把列车群协同联控作为重要方向,可实现一批车出站加速、另一批车到站减速。

写在最后

“5G毫米波技术未来仍将有更广阔的发展空间。”宋晶如是强调。

的确,在一些地域地形不适合挖坑埋线的地方,使用5G毫米波技术可以简单轻易实现5G通信,并可重复利用。

如今,永达电子已经是国内在5G毫米波技术具备最雄厚实力的企业之一,并已经成功实现在轨道交通、安防等领域的应用。目前,无论是铁路总局,还是轨道交通协会,都已经将5G毫米波技术纳入到通信标准之中。

诚然,5G毫米波或许是未来5G的关键方向,永达电子基于雄厚算力,或仍能不断给行业带来令人耳目一新的独到方案。返回,科技大学

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