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石墨烯 在通信领域的应用

2015-12-14 11:02:53

 也许有人要说,华为是做通信的,又不是卖CPU的,芯片性 能强关通信什么事啊?

  其实,通信产 品里有大量芯片,基站设备的DSP,路由器、调制解调器、交换机、手机等 产品都需要芯片,而性能 更强的芯片也就意味着更强的数据处理能力,意味着 更快的通讯速度。
  举例来说,目前主流的4G系统基 站虽然已经采用了负责基带处理的BBU+负责射频的RRU通过光纤拉远的架构,但由于 机房站址资源日益稀缺和高成本,将BBU集中设 置以节省机房的需求越来越强烈,同时也 要求对基带资源共享、集中调 度等功能的实现。
  由于基 带信号对带宽和各项处理资源的消耗很大,现有芯 片和背板处理速度根本无法实现更大规模的基带资源集中调度和共享,同时在散热、功耗等 方面也面临很大挑战。
  若采用石墨烯材料,不但芯片处理能力、数据交 换速率能得到大幅提升,石墨烯良好的导热、导电和 耐温特性也使得在散热、功耗方面的要求降低,进而实 现处理能力达到上万载频的集中式基带资源池。
  未来无 线通信技术无疑以满足高速数据业务为主,而传统 的宏蜂窝技术已经无法满足应用,必然走 向宏微结合的异构网络架构,引入大量smell cell 网元以 满足室内以及热点场景的覆盖和容量需求,如微站、Femto。
  但随着 这些网元的引入,改变了 原有宏站的网络拓扑结构,产生大 量新的干扰场景,必须通 过引入各种站间、宏微协 同等技术予以消除,比如采 用协同多点传送和接收技术,但会带 来各种协同算法加载后的大量复杂计算对资源的消耗,而基于 石墨烯材料的基带芯片大量应用,其强悍 的运算能力将使这些原本需要海量运算能力的技术和算法具有可操作性。
  石墨烯 也可以作为天线的材料。美国佐 治亚理工学院无线宽带网络实验室提出石墨烯无线天线构想,该构想中,由石墨 烯制成的天线以1000GHz的频率正常工作,远超目前常规的天线。如果这 个构想成为现实,那么就 意味着更多高频段的频谱资源可以被开发出来用于未来的无线通信系统,从而提 供更大的系统带宽和吞吐速率。
  未来,5G通信的特性就是“万物互联”,具有热点高容量、低功耗大连接、低时延高可靠等特点——在人口 密集区为用户提供1Gbps用户体验速率和 10Gbps峰值速率;具备超 千亿网络连接的支持能力,满足100万/km2连接数密度指标要求;在车联网、工业控 制等垂直行业的特殊应用需求,为用户 提供毫秒级的端到端时延和接近100%的业务可靠性保证。
  因此,大规模天线阵列、超密集组网、新型多 址技术和全频谱接入等技术就成为5G无线技术的发展方向,而这都 离不开石墨烯材料的广泛应用。同时,手机要 拥有更强的续航能力,更快的运算速度,更好的拍照效果,更快的上网速度,更好的 屏幕显示效果也离不开石墨烯。相信这 也是任正非在多次讲话中都无比重视石墨烯的原由所在。
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