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日本開發「後5G」技術 速度達5倍

2018/07/06

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      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「後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」。

          

        

      無線通信技術自1980年代誕生第1代(1G)技術後,基本上每10年更新一代。最高通信速度在最近30年裏提升了約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「後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,成功實現了相當於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鬥煥指出,「由於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,不過事情並沒有這麼簡單。因為如果增加轉數,由於物理特性,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,不過李鬥煥指出存在「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,開闢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吉赫這一容易用於無線通信的頻帶目前幾乎已經沒有空餘。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吉赫頻帶遠遠高於在5G領域被認為有潛力的28吉赫頻帶。一般來説,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。此前並未得到使用的理由就在於此。對此,NTT通過採用銥和磷化合物的半導體,實現了能抑制噪音的電路。

 

      雖説(1)和(2)的技術均處於試驗階段,但成功實現了達到5G的5倍,即每秒100GB的高速通信。今後,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基地台的技術

     

    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。李鬥煥表示,「希望將來能傳輸100米」。但是,要用於智慧手機等終端,目前難以想像。

  

   作為用途,目前被認為有潛力的是用於在背後支撐5G基地台的線路。高速、大容量化的5G需要作為支撐的線路變得更粗。但是,無法在所有場所採用光纖線路。李鬥煥表示「可媲美光纖線路的無線通信的需求很高」。

   

   如果基地台背後的線路變得更粗,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。

  

      日本經濟新聞(中文版:日經中文網)企業報導部 堀越功

 

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