5G演進和新興應用

5G技術開始出現在少數幾個城市和一些消費設備上,這句話本身正在激起消費者和行業的興奮。它也引發了一些關於安全問題的普遍關注。究竟什麼是5G以及它將如何以及在何處影響我們的日常生活?

 

大多數人都知道5G意味著更快的互聯網連接,這是真的 – 您將能夠在幾秒鐘內下載高清電影,而不是使用當前最高蜂窩數據速度所需的几分鐘或更長時間。然而,對於個人用戶而言,5G不僅僅是方便的互聯網 – 它有可能大大改變我們生活的世界。

 

5G是移動寬頻的下一步。首先,它將使用類似的頻段補充現有的4G技術,但具有更高的數據速率,更高的可靠性和更低的延遲或滯後。之後,運營商和設備製造商將能夠使用之前尚未用於蜂窩通信的頻段,但通常用於航空航太和雷達應用。這些頻段以及新的波束控制技術將大大提高網路容量。這將意味著可以同時連接的設備數量的增加,包括消費者設備,車輛和IIoT(工業物聯網)設備。由於這些新頻段的“視線”特性,頂級應用可能在密集的環境中,例如城市,體育場館,高速公路和製造業,使用多個基站來提供連續覆蓋。然而,例如,可以使用多路徑效應(其中信號可以從建築物反彈)來增加覆蓋範圍和容量。

 

5G將能夠支持消費者環境(IoT)和工業(IIoT)中快速增長的連接和智能設備數量。研究公司Gartner預測到2020年全球將有204億臺連接設備。5G的數據容量,可靠性,延遲和密度特性將支持這種增長,並允許不同行業的許多新應用。在消費者方面,用戶將體驗可靠,快速的通信和新的即時應用,如虛擬或增強現實和高回應性遊戲。車輛及其感測器將不斷相互連接(V2V)和本地基礎設施(V2I),從而實現高效,安全和自動駕駛。製造超低網路延遲 – 低於WiFi,將使新的精密製造技術降低返工成本。

在生命科學領域,超級可靠性和低延遲將允許有效的遠程手術,其中外科醫生位於離患者數千英里的地方。 5G和上述應用程式的所有功能合併的一個領域是智能城市。新加坡和賓夕法尼亞州哈裏斯堡都積極參與這一領域,並正在研究如何將5G用於彙集感測器數據,並即時做出反應和調整,以確保相關系統在最佳性能下運行。例如,監控運輸,空氣品質,水,電力需求和天氣以及適應運輸,交付,照明和廢物管理。

 

隨著5G的全部潛力得以實現,有效和安全的5G產品和基礎設施的開發將是該技術的採用和接受的關鍵。設備製造商將不得不開發新的5G產品或落後於劣質技術,並且由於5G的複雜性和不同的頻段,存在許多挑戰。這些挑戰包括增加5G,同時仍支持傳統蜂窩,通常這需要完全重新設計。材料特性在較高的帶上變得顯著,並且需要仔細考慮蓋設計。數據速度將更高,需要減輕內部和外部干擾影響。移動設備的手或頭的阻塞效應將是主要問題,此外,必須考慮移動設備以及網路基礎設施的安全性並滿足新的監管要求。最後,必須考慮設計的穩健性和彈性,以確保敏感組件在跌落或多次跌落後正確運行。

 

為了在消費設備所需的通常較短的開發週期中實現所有這一切,並在新興的汽車和工業領域具有競爭力,製造商將需要使用高度虛擬的軟體原型設計工具。這些工具將使他們能夠探索多變量設計空間,並考慮所有電磁和結構物理,以在盡可能短的時間內實現整體優化設計。

 

5G願景令人興奮且引人注目,但未來還有許多挑戰。來自达梭系统SIMULIA的軟體工具可以極大地簡化通向強大而有效的產品的途徑。有關更多資訊,請查看我們的線上講座或聯繫我們獲取更多資訊。