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日本开发“后5G”技术 速度达5倍

2018/07/06

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      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未来网络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,要用于智能手机等终端,目前难以想象。

  

   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。

  

      日本经济新闻(中文版:日经中文网)企业报道部 堀越功

 

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