Qualcomm baru-baru ini memperkenalkan modul frekuensi radio 5G NR (mmWave) dan sub-6 GHz terintegrasi pertama di dunia untuk perangkat seluler. Hingga saat ini, sinyal mmWave belum digunakan untuk komunikasi seluler karena berbagai kesulitan teknis. Oleh karena itu, banyak orang di industri yakin bahwa ini sama sekali tidak mungkin. Tentang bagaimana kesulitan diatasi dan apa dampak rentang milimeter pada 5G - dalam ulasan kami di bawah ini.
Pada tahun 2020, lalu lintas data seluler di seluruh dunia akan meningkat 30 kali lipat dibandingkan dengan 2014 dan berjumlah
8 miliar gigabyte per hari . 75% dari lalu lintas ini akan streaming data multimedia, mengikuti dari perkiraan Nokia Bell Labs, yang diterbitkan pada 2016 dan sejauh ini menjadi kenyataan. Selain itu, lebih dari 86% pengguna smartphone, menurut jajak pendapat, ingin Internet bekerja lebih cepat di smartphone berikutnya yang mereka beli, dan
50% siap untuk membeli smartphone dengan 5G saat tersedia.
Jaringan generasi kelima sedang dalam perjalanan. Mereka akan memberikan kecepatan transfer data 10 kali lebih tinggi dibandingkan dengan LTE dan 10 kali respon lebih cepat (respon lebih cepat dalam laporan berarti lebih sedikit ping), tetapi sejauh ini banyak produsen perangkat seluler berharap bahwa 5G akan digunakan untuk Internet hal-hal, untuk aplikasi kendali jarak jauh, untuk realitas virtual - secara umum, untuk apa pun, tetapi tidak untuk perangkat konsumen biasa yang kami bawa setiap hari bersama kami: smartphone dan tablet. Ada dua alasan mendasar untuk ini.
Apa masalahnya?
Semua keuntungan 5G dalam bentuk kecepatan transfer data pengguna yang besar dan ping yang rendah dan kapasitas jaringan yang secara fundamental lebih besar, yang memungkinkan penyediaan tingkat layanan kepada sejumlah besar pelanggan pada saat yang sama, tidak direalisasikan dengan bantuan sihir, tetapi terutama karena penggunaan perintah besaran pita yang lebih besar frekuensi dibandingkan dengan LTE yang sama. Di mana mendapatkan frekuensi ini, secara umum, juga jelas: Anda perlu menggunakan rentang yang semakin tinggi. Jadi kita mendapatkan gelombang milimeter (semakin tinggi frekuensinya, semakin pendek panjang gelombangnya, kita ingat ini dari pelajaran fisika sekolah) atau mmWave: ini adalah nama yang diberikan untuk kisaran sekitar 24 hingga 300 GHz. Untuk 5G, bagian "frekuensi rendah" dari rentang ini akan digunakan, khususnya, pita frekuensi spesifik telah dialokasikan, misalnya, 26,50–29,50 GHz (n257), 24,25–27,50 GHz (n258). Di Rusia, interval 25,25–29,50 GHz dialokasikan untuk pengujian 5G.
Seiring dengan "tinggi" mmWave frekuensi di 5G, frekuensi di bawah 6 GHz juga akan digunakan, mereka adalah Sub-6 (misalnya, di Eropa dan, semoga, di Rusia itu 3,4-3,8 GHz) - mereka terutama ditujukan untuk memberikan cakupan yang lebih luas daripada jangkauan jangkauan milimeter, yaitu untuk pembangunan jaringan makro; kecepatan beberapa puluh gigabit per detik, seperti dalam mmWave, tidak mungkin. Kedua band akan digunakan untuk mengirimkan gelombang radio 5G NR; NR dalam hal ini adalah Radio Baru, yaitu protokol pertukaran baru antara stasiun pangkalan dan perangkat akhir.
Jadi apa kesulitan dengan kisaran milimeter? MmWave tidak bertentangan dengan hukum fisika, tetapi sangat sulit untuk mengimplementasikannya dalam perangkat yang ringkas seperti smartphone. Faktanya adalah bahwa modem yang mendukung Sub-6 dan mmWave bukan perangkat yang selesai, seperti yang dibayangkan orang kebanyakan, tetapi hanya modulator / demodulator dalam pengertian klasik. Dan ada juga modul radio - yaitu, amplifier, band-pass filter, dll, yang hanya dianggap mustahil untuk diterapkan dalam faktor bentuk smartphone karena ukuran, berat, dan konsumsi daya.
Secara umum, frekuensi di atas 24 GHz telah digunakan dalam komunikasi radio untuk waktu yang lama, misalnya, untuk jalur relai radio yang beroperasi pada garis pandang, saluran satelit, dan solusi tetap sejenisnya. Kata kuncinya adalah tetap, karena peralatan stasioner tidak memiliki batasan pada ukuran dan berat, serta konsumsi energi dan, tentu saja, dapat dipasang sedemikian rupa untuk memberikan garis pandang ini.
Frekuensi tinggi semacam itu ditandai dengan pelemahan sinyal yang signifikan dengan meningkatnya jarak, serta sensitivitas yang lebih besar terhadap hambatan: tubuh manusia, kepala, dan bahkan tangan dapat menjadi penghalang yang tidak dapat diatasi untuk propagasi gelombang, tetapi tidak ada yang mengatakan tentang kemampuan menembus ke dalam bangunan. Oleh karena itu, gelombang milimeter tidak pernah digunakan untuk komunikasi seluler. Diyakini bahwa dalam dimensi ponsel, solusi apa pun tidak akan memberikan komunikasi yang stabil, atau akan langsung menghabiskan baterai, dan kemungkinan besar keduanya sekaligus.
Teliti prototipe modem mmWave (kiri) 5G dan smartphone referensi di mana Anda dapat mengintegrasikan modem 5G komersial dengan dukungan mmWavePenghalang kedua untuk pengenalan mmWave di telepon pintar adalah bahwa teknologi ini menyiratkan pemasangan stasiun pangkalan yang sangat padat: banyak yang percaya bahwa hampir di setiap ruangan di gedung, dan di kota - di setiap tiang lampu dengan interval masing-masing 150-200 meter harus ada stasiun pangkalan dari satu sama lain sehingga menggunakan kisaran milimeter setidaknya masuk akal. Dan karena operator segera menyadari hal ini, tidak perlu mengintegrasikan dukungan untuk rentang ini ke dalam smartphone.
Namun, teknisi Qualcomm percaya bahwa stasiun pangkalan mmWave diperlukan, pada umumnya, hanya untuk menyediakan cakupan dalam ruangan: Anda tidak perlu menggantung 5G BS di bawah setiap semak, LTE BS, dan kemudian Sub-6, akan cukup untuk lantai karpet membutuhkan kepadatan instalasi yang jauh lebih rendah (dan ini dosa untuk tidak menarik kembali statistik operator seluler, yang menyatakan bahwa hingga 80% lalu lintas data dihasilkan dari lokasi).
Kepada siapa masalahnya dan kepada siapa tugas
Pada 2017, Qualcomm menunjukkan prototipe yang berfungsi dari sistem transmisi data yang beroperasi di mmWave pada frekuensi 28 GHz dalam dimensi perangkat seluler di MWC di Barcelona.
Berkat penggunaan bimforming adaptif dan bimtracking (membentuk "berkas" arah sinyal antara perangkat klien dan stasiun pangkalan dan melacak pergerakannya relatif terhadap BS), dimungkinkan untuk mencapai koneksi yang stabil di dalam mobil yang bergerak di gedung kantor (dengan sinyal yang melewati dinding non-modal) dengan pengalihan instan dari "balok" »Ke stasiun pangkalan lain dan perlindungan agar tidak menghalangi" sinar "oleh badan atau tangan yang dipegang oleh pelanggan. Susunan antena dengan faktor amplifikasi tinggi digunakan untuk membentuk berkas dalam ruang tiga dimensi baik di stasiun pangkalan maupun di perangkat seluler: dari 128 hingga 256 atau lebih elemen pada BS dan dari 4 hingga 32 pada terminal pelanggan. Dalam hal ini, sinar bisa tidak langsung: antena mengaturnya dengan mempertimbangkan pantulan ulang gelombang dari benda-benda di sekitarnya. Secara kasar, sebuah kendala muncul (atau bahkan pengguna menyadap smartphone-nya secara berbeda) - dan pancaran ke BS tidak langsung, tetapi dengan pantulan dari dinding terdekat.
Solusi untuk kisaran milimeter didasarkan pada modem Snapdragon X50 5G, yang mendukung pemasangan beberapa susunan antena di bawah panel depan dan belakang smartphone, yang membuat lapisan hampir bulat dan dengan demikian menghilangkan masalah bayangan dengan memegang smartphone.Modul ini dilengkapi dengan transceiver terintegrasi, sirkuit manajemen daya terintegrasi, komponen radio pada tahap input dan dukungan untuk antena array bertahap. Modul QTM052 mendukung agregasi hingga 800 MHz (8x100) dalam rentang frekuensi 26,5–29,5 GHz (n257), 27,5–28,35 GHz (n261) dan 37–40 GHz (n260). Modul QPM5650, QPM5651, QDM5650, dan QDM5652 mendukung switching SRS terintegrasi yang diperlukan untuk mengoptimalkan aplikasi MIMO Massive. Mereka beroperasi dalam rentang frekuensi 3,4-4,2 GHz (n77), 3,3-3,8 GHz (n78) dan 4,4-5,0 GHz (n79) dan dapat menggunakan spektrum 100 MHz. Seri QPM berbeda dari seri QDM dengan adanya power amplifier terintegrasi (PA). Sampel dari modul antena QTM052 mmWave dan modul radio QPM56xx sedang dikirim ke pelanggan.
Solusi Komersial
Orang tua ingat bahwa tiga puluh tahun yang lalu mereka berbicara tentang hal yang sama tentang CDMA: mereka mengatakan itu akan terlalu sulit atau tidak akan berfungsi sama sekali, mari kita buat GSM yang sederhana dan canggung. Namun, Qualcomm kemudian berhasil mengimplementasikan CDMA di perangkat seluler dan CDMA-800 yang sama di tahun sembilan puluhan (menyebar di AS, Korea dan sejumlah negara lain) melebihi GSM dalam segala hal. Ketika tiba saatnya untuk mematikan jaringan analog, misalnya, NMT-450, mereka juga mengganti CDMA - omong-omong, di Rusia Sky Link di CDMA-450 menjadi operator broadband seluler pertama: pada awal nol sudah ada beberapa megabit per detik kecepatan sementara operator GSM baru mulai meluncurkan EDGE. Dan di nol yang sama, ketika mereka mengembangkan 3G (UMTS), mereka mengambil teknologi yang diterapkan oleh Qualcomm pada tahun 1989 sebagai dasar: WCDMA (Wideband CDMA) adalah, pada kenyataannya, CDMA yang sama, hanya menggunakan pita frekuensi lebar untuk transfer data berkecepatan tinggi.
Sekarang situasinya berulang. Musim panas ini, prototipe dengan dukungan wwWave terbentuk dalam solusi komersial siap pakai untuk smartphone 5G, berkat perangkat serial pertama yang akan dirilis tahun depan.
Ini adalah modul 5G NR QTM052 terintegrasi pertama untuk modul mmWave dan radio yang mendukung frekuensi hingga 6 GHz QPM56xx. Mereka kompatibel dengan modem Qualcomm Snapdragon X50 5G dan, pada kenyataannya, adalah satu-satunya hal yang perlu dipasang antara modem dan antena, dan modem mendukung hingga empat modul ini secara bersamaan, yang memungkinkan Anda untuk menggunakan rentang frekuensi yang berbeda.
Secara umum, kami benar-benar menantikan 2019, yang menjanjikan akan cerah untuk acara di dunia 5G.