还在期待“5G”通信?日本NTT已开发“后5G”(图)


安室奈美惠
安室奈美惠NTT通信(图片来源:视频截图)

【看中国2018年7月10日讯】比现行“第4代通信服务(4G)”快100倍的新一代通信服务“5G”还没正式启用,但日本的通信企业NTT却已成功开发出瞄准“后5G时代”的新技术!目前虽然仍面临传输距离极短的课题,不过传输的速度可达5G的5倍,即每秒100GB!日本对此支持超高速通信时代的全新核心技术的期待正在升温。

NTT尖端集成设备研究所的主任研究员野坂秀之指出,“如果能够实现每秒100GB的通信速度,不到1秒钟就能下载1张DVD,还可能诞生出前所未有的新服务。”

无线通信技术从1980年代诞生“第1代(1G)”后,基本上每10年更新一代。最高的通信速度在最近30年里提升了约1万倍。

而无线通信的高速和大容量化主要透过以下3种技术实现:(1)使更多的电波在空间中叠加传输、(2)利用更宽的传输路径传输电波、(3)在电波上放更多信息进行传输。NTT着眼“后5G技术”,分别针对(1)跟(2)的方法开发出新技术。

一、突破极限

于(1)方面,NTT活用了被称为“OAM”的技术,成功实现了相当于5G几倍的11个电波的叠加传输。OAM技术是利用圆形的天线,将电波旋转成螺旋状来进行传输。NTT未来网络研究所的主任研究员李斗焕指出,“由于变换转数的电波具有互不干扰的性质,因此能够实现叠加传输”。

虽然理论上转数越增加则传输速度越快,不过事情并没有这么简单。如果增加转数,由于物理特性,电波的空间将会扩大,传输将变得困难。此前一直是由大学等机构推进OAM的研究,不过李斗焕表示存在“难以单独使大量电波叠加”的极限。

然而,NTT打破了这一极限的理论,把现在4G使用的被称为“MIMO”的技术(空间上电波叠加的技术)与OAM相结合。“根据此思路,开辟出了通过单独技术难以实现的超过20个电波叠加的方法”。在未来,40个电波的叠加也有望纳入视野。

在利用更宽的传输通道进行传输的技术(2)方面,NTT还成功实现了达到约5G的30倍的25吉赫(GHz)这道非常宽的传输通道。野坂说,关键是“利用了300吉赫频带这个几乎从未开拓的非常高的频带”。

换成大家比较容易想象的叙述,300吉赫就好比是主干道的中心,然后25吉赫是这条道路的宽度。

二、关注高频带

现在4G使用的容易用于无线通信的2吉赫频带几乎没有空余。在这一频带下要确保25吉赫这个宽阔通道几乎是不可能的。不过,虽然300吉赫频带非常高,但一般来说,频带越高,电波越难以通过大楼等障碍,在无线通信领域难以使用。

而且传输通道越宽,越容易受噪音的干扰。之前25吉赫并未得到使用的理由就在于此。对此限制,NTT通过采用铱和磷化合物的半导体,实现了可抑制噪音的电路。

虽说(1)和(2)的技术都处于试验阶段,但成功实现了达到5G的5倍,亦即每秒100GB的高速通信。今后,若能将2项技术结合,实现每秒1TB(=1,024GB)的超高速通信也将成为可能。

三、形成支持5G基站的技术

当然,要推向实用化,两项技术均仍存在课题。最大的问题是传输距离,(1)跟(2)的电波现今只能传输2~10米左右。李斗焕表示,“希望未来能传输100米”。但要用于智能手机等终端,目前难以想象。

现在被认为有潜力的是用于支撑5G基站的线路。高速、大容量化的5G需要的线路变得更粗。但是,无法在所有场所设置光纤线路。李斗焕表示“对可媲美光纤线路的无线通信的需求很高。”

若基站背后的线路变得更粗,利用5G的用户速度也将高速化。NTT的新技术将可能进一步推动没有止境的无线通信的进步。


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