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日本開發出新通信技術,速度為5G的五倍

2018-07-08
關鍵詞: 通信服務 5G NTT

比現行「第4代(4G)」通信服務快100倍的新一代通信服務「5G」尚未正式啟用,但日本的通信企業NTT已成功開發出瞄準「后5G時代」的新技術。雖然仍面臨傳輸距離極短的課題,不過傳輸速度可達5G的5倍,即每秒100GB。作為支持超高速通信時代的全新核心技術,日本對其的期待正在升溫。


NTT尖端集成設備研究所的主任研究員野坂秀之強調,「如果能夠實現每秒100GB的通信速度,1秒鐘以內就能下載1張DVD。還可能誕生前所未有的新服務」。

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無線通信技術自1980年代誕生第1代(1G)技術后,基本上每10年更新一代。最高通信速度在最近30年里提升了約1萬倍。


無線通信的高速和大容量化主要通過以下3種技術實現:(1)使更多電波在空間中疊加傳輸、(2)使用更寬的傳輸路徑傳輸電波、(3)把更多信息放在電波上進行傳輸。


著眼「后5G技術」,NTT分別針對(1)和(2)的手法開發出新技術。

突破極限


在(1)方面,NTT活用被稱為「OAM」的技術,成功實現了相當于5G數倍的11個電波的疊加傳輸。OAM技術是使用圓形的天線,將電波旋轉成螺旋狀進行傳輸。NTT未來網路研究所主任研究員李斗煥指出,「由于改變轉數的電波具有互不干擾的性質,所以能夠實現疊加傳輸」。


雖然理論上轉數越增加傳輸速度越快,不過事情并沒有這么簡單。因為如果增加轉數,由于物理特性,電波的空間將擴大,傳輸將變得困難。此前一直由大學等機構推進OAM的研究,不過李斗煥指出存在「難以單獨使大量電波疊加」的極限。


不過,NTT打破了這一極限的理論,將現在4G使用的被稱為「MIMO」的技術(在空間上使電波疊加的技術)與OAM相結合。「根據這一思路,開辟出了通過單獨技術難以實現的20個以上電波疊加的方法」。在將來,40個電波的疊加也有望納入視野。


通過利用更寬傳輸通道進行傳輸的(2)的技術方面,NTT還成功實現了達到5G的約30倍的25吉赫(GHz)這一非常寬的傳輸通道。關鍵是「利用了300吉赫頻帶這一幾乎從未開拓的非常高的頻帶」(NTT尖端集成設備研究所的主任研究員野坂)。

關注高頻帶


現在4G使用的2吉赫這一容易用于無線通信的頻帶目前幾乎已經沒有空余。在這一頻帶下要確保25吉赫這一寬闊通道幾乎是不可能的。


不過,300吉赫頻帶遠遠高于在5G領域被認為有潛力的28吉赫頻帶。一般來說,頻帶越高,電波越難以越過大樓等障礙,在無線通信領域難以使用。


另外,傳輸通道越寬,越容易受噪音的干擾。此前并未得到使用的理由就在于此。對此,NTT通過采用銥和磷化合物的半導體,實現了能抑制噪音的電路。


雖說(1)和(2)的技術均處于試驗階段,但成功實現了達到5G的5倍,即每秒100GB的高速通信。今后,如果能將2項技術結合,實現每秒1TB(1TB=1024GB)這一超高速通信也將成為可能。


形成支撐5G基站的技術



當然,要推向實用化,兩項技術都仍存在課題。最大的問題是傳輸距離。(1)和(2)的電波目前只能傳輸2~10米左右。李斗煥表示,「希望將來能傳輸100米」。但是,要用于智慧手機等終端,目前難以想像。


作為用途,目前被認為有潛力的是用于在背后支撐5G基站的線路。高速、大容量化的5G需要作為支撐的線路變得更粗。但是,無法在所有場所采用光纖線路。李斗煥表示「可媲美光纖線路的無線通信的需求很高」。


如果基站背后的線路變得更粗,利用5G的一般用戶的速度也將高速化。NTT的新技術有可能進一步推動沒有止境的無線通信的進步。


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