日本开发出新通信技术,速度为5G的五倍

章鹰 2018-07-06 10:11 次阅读

比现行第4代(4G)通信服务快100倍的新一代通信服务5G尚未正式启用,但日本的通信企业NTT已成功开发出瞄准“后5G时代”的新技术。虽然仍面临传输距离极短的课题,不过传输速度可达5G的5倍,即每秒100GB。作为支持超高速通信时代的全新核心技术,日本对其的期待正在升温。

NTT尖端集成设备研究所的主任研究员野坂秀之强调,“如果能够实现每秒100GB的通信速度,1秒钟以内就能下载1张DVD。还可能诞生前所未有的新服务”。无线通信技术自1980年代诞生第1代(1G)技术后,基本上每10年更新一代。最高通信速度在最近30年里提升了约1万倍。

无线通信的高速和大容量化主要通过以下3种技术实现:(1)使更多电波在空间中叠加传输、(2)使用更宽的传输路径传输电波、(3)把更多信息放在电波上进行传输。

着眼「后5G技术」,NTT分别针对(1)和(2)的手法开发出新技术。

突破极限

在(1)方面,NTT活用被称为「OAM」的技术,成功实现了相当于5G数倍的11个电波的叠加传输。OAM技术是使用圆形的天线,将电波旋转成螺旋状进行传输。NTT未来网路研究所主任研究员李斗焕指出,「由于改变转数的电波具有互不干扰的性质,所以能够实现叠加传输」。

虽然理论上转数越增加传输速度越快,不过事情并没有这么简单。因为如果增加转数,由于物理特性,电波的空间将扩大,传输将变得困难。此前一直由大学等机构推进OAM的研究,不过李斗焕指出存在「难以单独使大量电波叠加」的极限。

不过,NTT打破了这一极限的理论,将现在4G使用的被称为「MIMO」的技术(在空间上使电波叠加的技术)与OAM相结合。「根据这一思路,开辟出了通过单独技术难以实现的20个以上电波叠加的方法」。在将来,40个电波的叠加也有望纳入视野。

通过利用更宽传输通道进行传输的(2)的技术方面,NTT还成功实现了达到5G的约30倍的25吉赫(GHz)这一非常宽的传输通道。关键是「利用了300吉赫频带这一几乎从未开拓的非常高的频带」(NTT尖端集成设备研究所的主任研究员野坂)。

关注高频带

现在4G使用的2吉赫这一容易用于无线通信的频带目前几乎已经没有空余。在这一频带下要确保25吉赫这一宽阔通道几乎是不可能的。

不过,300吉赫频带远远高于在5G领域被认为有潜力的28吉赫频带。一般来说,频带越高,电波越难以越过大楼等障碍,在无线通信领域难以使用。

另外,传输通道越宽,越容易受噪音的干扰。此前并未得到使用的理由就在于此。对此,NTT通过采用铱和磷化合物的半导体,实现了能抑制噪音的电路。

虽说(1)和(2)的技术均处于试验阶段,但成功实现了达到5G的5倍,即每秒100GB的高速通信。今后,如果能将2项技术结合,实现每秒1TB(1TB=1024GB)这一超高速通信也将成为可能。

形成支撑5G基站的技术

当然,要推向实用化,两项技术都仍存在课题。最大的问题是传输距离。(1)和(2)的电波目前只能传输2~10米左右。李斗焕表示,「希望将来能传输100米」。但是,要用于智慧手机等终端,目前难以想像。

作为用途,目前被认为有潜力的是用于在背后支撑5G基站的线路。高速、大容量化的5G需要作为支撑的线路变得更粗。但是,无法在所有场所采用光纤线路。李斗焕表示「可媲美光纤线路的无线通信的需求很高」。

如果基站背后的线路变得更粗,利用5G的一般用户的速度也将高速化。NTT的新技术有可能进一步推动没有止境的无线通信的进步。

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