NTT尖端集成設(shè)備研究所的主任研究員野坂秀之強(qiáng)調(diào),“如果能夠?qū)崿F(xiàn)每秒100GB的通信速度,1秒鐘以內(nèi)就能下載1張DVD。還可能誕生前所未有的新服務(wù)”。
無線通信技術(shù)自1980年代誕生第1代(1G)技術(shù)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(shù)實現(xiàn):(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(jìn)行傳輸。
著眼“后5G技術(shù)”,NTT分別針對(1)和(2)的手法開發(fā)出新技術(shù)。
突破極限
在(1)方面,NTT活用被稱為“OAM”的技術(shù),成功實現(xiàn)了相當(dāng)于5G數(shù)倍的11個電波的疊加傳輸。OAM技術(shù)是使用圓形的天線,將電波旋轉(zhuǎn)成螺旋狀進(jìn)行傳輸。NTT未來網(wǎng)絡(luò)研究所主任研究員李斗煥指出,“由于改變轉(zhuǎn)數(shù)的電波具有互不干擾的性質(zhì),所以能夠?qū)崿F(xiàn)疊加傳輸”。
雖然理論上轉(zhuǎn)數(shù)越增加傳輸速度越快,不過事情并沒有這么簡單。因為如果增加轉(zhuǎn)數(shù),由于物理特性,電波的空間將擴(kuò)大,傳輸將變得困難。此前一直由大學(xué)等機(jī)構(gòu)推進(jìn)OAM的研究,不過李斗煥指出存在“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(xiàn)在4G使用的被稱為“MIMO”的技術(shù)(在空間上使電波疊加的技術(shù))與OAM相結(jié)合。“根據(jù)這一思路,開辟出了通過單獨技術(shù)難以實現(xiàn)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(jìn)行傳輸?shù)?2)的技術(shù)方面,NTT還成功實現(xiàn)了達(dá)到5G的約30倍的25吉赫(GHz)這一非常寬的傳輸通道。關(guān)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(shè)備研究所的主任研究員 野坂)。
關(guān)注高頻帶
現(xiàn)在4G使用的2吉赫這一容易用于無線通信的頻帶目前幾乎已經(jīng)沒有空余。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(yuǎn)遠(yuǎn)高于在5G領(lǐng)域被認(rèn)為有潛力的28吉赫頻帶。一般來說,頻帶越高,電波越難以越過大樓等障礙,在無線通信領(lǐng)域難以使用。
另外,傳輸通道越寬,越容易受噪音的干擾。此前并未得到使用的理由就在于此。對此,NTT通過采用銥和磷化合物的半導(dǎo)體,實現(xiàn)了能抑制噪音的電路。
雖說(1)和(2)的技術(shù)均處于試驗階段,但成功實現(xiàn)了達(dá)到5G的5倍,即每秒100GB的高速通信。今后,如果能將2項技術(shù)結(jié)合,實現(xiàn)每秒1TB(1TB=1024GB)這一超高速通信也將成為可能。
形成支撐5G基站的技術(shù)
當(dāng)然,要推向?qū)嵱没瑑身椉夹g(shù)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。李斗煥表示,“希望將來能傳輸100米”。但是,要用于智能手機(jī)等終端,目前難以想象。
作為用途,目前被認(rèn)為有潛力的是用于在背后支撐5G基站的線路。高速、大容量化的5G需要作為支撐的線路變得更粗。但是,無法在所有場所采用光纖線路。李斗煥表示“可媲美光纖線路的無線通信的需求很高”。
如果基站背后的線路變得更粗,利用5G的一般用戶的速度也將高速化。NTT的新技術(shù)有可能進(jìn)一步推動沒有止境的無線通信的進(jìn)步。