揭秘5G及其在智慧城市中的地位

随着全球蜂窝网络运营商开始开启并提供5G体，5G在为网络供电和绿色环保方面发挥了平衡作用，企业界对新移动网络技术将带来的好处抱有越来越高的期待。

根据安永的一项研究，“最大程度地为企业提供5G机会”，该调查针对5G机会在全球范围内对1000多家组织进行了调查，目前在5G投资领域占主导地位的行业是能源（23%）和技术（22%），而医疗保健和金融服务组织都有望在三年内成为最大的投资者。

通过持续不断的Covid-19大流行最明确地证明了需求。无疑，5G的潜力已被提升，因为智慧城市的定义技术和包容性成为推动力，从改善生计到扩大获得医疗保健和基于数字的经济机会，以及介于两者之间的所有内容。

举个例子，全球数据需求几乎在所有类别（医疗保健、政府机构、旅行、商务、教育和生活方式应用）中都有所增长，并制定了一个新的基准，这可能是“新常态”，而当前的数据生成和消费已成为新的需求水平。

5G生态系统中的开关电源（SMPS）（Source：Technology World）

为智慧城市和关键任务解决方案提供支持

今天，全球约有55%的人口居住在城市，据联合国估计，到2050年这一比例将达到68%。受人口增长的影响，从农村到城市地区的持续人口迁移将再增加25亿居民前往世界上的大城市。随着5G应用逐步成熟，它通过自动化和连接性（成功的智慧城市的基本前提）与提供资源，运营和成本效率密不可分。

预计5G技术将比现有4G网络快约100倍，并在实时发送和接收数据时提供更低的延迟率。与当前网络相比，处理更多连接设备的附加功能将为人工智能（AI）和机器学习提供支持，释放智慧城市和物联网（IoT）的潜力。

在自动驾驶车辆与交通信号灯和地面传感器进行通信以清除交通拥堵的应用中，5G为关键任务解决方案带来了新的含义，这些解决方案包括智能救护车或远程医疗（智能医疗），空气和水质监控等社会服务和智能安全性。

揭秘5G及其在智慧城市中的地位

在2019 IEEE GLOBECOM会议（美国夏威夷）上预示了未来十年的5G潜力。在这里，专家解释说，考虑到“每一代技术的生命周期约为20年，因此，处于5G初期阶段的5G冲击将在约10年内完全实现。”

5G创建了一个可向世界提供可扩展且可靠的连接的平台，从而允许部署许多以前无法实现的新应用，例如IoT。这个流行词将具有更多“固定功能”的智能，基于Web的设备分类（与智能手机和平板电脑等多功能设备相对），并且将变得越来越普遍。

对于刚起步的人来说，5G的连通性网络可提供大规模的机器类型通信（MMTC）和关键机器类型通信（CMTC）。

MMTC适用于大量的IoT设备，有效地集成了许多传感器和执行器，可以主动地来回发送大量数据。凭借在智能家居和楼宇、物流、供应链、机器人技术、自动化、车队管理和环境监控中的应用，MMTC充分利用了低延迟容限（通过低带宽管道传输或接收的小数据块）。

另一方面，考虑到数据使用的关键性质，CMTC最适合于数据不延迟的应用，例如自动驾驶汽车、远程医疗保健、电网和交通安全控制的无人驾驶应用，稳定可靠且准确的应用传输是必须的。

5个最佳5G应用（Source：EDN）

创新的伙伴关系，技能提升和新的生活方式

亚太地区有望在2025年之前成为5G的最大采用者，为移动网络运营商提供部署和采用所需的关键数量，以及由此产生的应用生态系统，为企业提供新服务和商业模式方面的业务案例。

需要特定的技能组能力;系统集成商将在整合端到端解决方案方面发挥重要作用，从而在移动网络运营商、第三方基础设施提供商和生态系统合作伙伴、行业和服务、政府以及广大市民之间建立起行业合作伙伴关系。

5G的长期潜力在新加坡信息通信媒体发展管理局（IMDA）上并没有失去，该机构最近宣布，它将在今年开始5G部署，并在2025年之前在全国范围内提供独立的覆盖范围。

除了新加坡的“智能国家2020”议程外，数字化这些努力包括：帮助中小型企业扩大规模并进入全球市场，而无需实际的市场足迹;培训40岁及以上的职业中期专业人员以从事与技术相关的工作;加速无人机和自动驾驶汽车的试验，以实现“ 5G”技术和网络将成为新加坡数字经济的重要组成部分。”

马来西亚邻国在宣布其5G频谱频段时明确表示，采用5G必须具有包容性，并应改善生活质量并鼓励业务增长和创新，尤其是在较小的企业和公共部门中。

马来西亚在1月份启动了一个独立的5G测试网络，旨在通过其指挥中心使用在开放的共享模型上构建和开发的API，将其着名的兰卡威岛转变为展示5G如何从数字技术和大数据中释放价值的案例。超过11个应用，包括智慧城市、智慧旅游和智慧农业。

5G的关键要求（Source：Thales Group）

“GaN-do Singapore”和面向绿色网络的利基5G半导体技术

当今的电信基础架构设计需要与应用最匹配的几个标准的技术，包括热量、速度、功率、效率、尺寸和成本。这些考虑因素以及实现更“绿色”通信网络的目标需要解决，这意味着与4G相比，技术人员和基站运营商必须应对功率需求可能增加70%的问题。

自1990年代以来，氮化镓（GaN）就用于太空应用，通信系统和有源电子扫描阵列（AESA）雷达。

氮化镓（GaN）是一种宽带隙半导体材料，以其高水平的导热性、热容量和硬度而闻名，将在5G网络中超越传统半导体材料，在更高的温度和更长的使用寿命下可靠地运行，其在航空航天和国防应用中的著名适用性将使它广为人知。需要更高频率、紧密集成和最低实现成本的应用。

此外，通过其低压功能提供的功率效率不可避免地进入了手机、汽车、可再生能源以及受益于小型化和无线应用的各种用户应用中，特别是在医疗保健领域。

GaN满足两个关键标准：提高输出功率，同时保持较低的成本和能耗，创建“绿色网络”效应，扩展到高增长用例领域和可持续性需求。

但是，实现这一目标的关键挑战在于GaN的大规模商业化。硅上的GaN（Si上的GaN）和碳化硅上的GaN（SiC上的GaN）外延晶片及其所需的制造技术（用于满足各种5G和可持续性要求）意味着GaN制造商需要提供涵盖多种频率和功率水平的几种变化。

IGSS GaN Pte Ltd（IGaN）是目前新加坡国内唯一具有GaN商业化能力的半导体公司，也是世界上少数具有成熟GaN铸造能力的公司之一，它为本地行业参与者利用基础设施、供应链，以及使GaN技术在大规模生产中更便宜的专有技术。

IGaN将其与在该技术领域花费了大约10到15年的新加坡研究机构和大学的合作关系与公司的内部开发工作和知识产权相结合，以制造各种直径（4”，6”和8”）的外延片。

IGaN的铸造工艺在推动产品发展，增强新加坡和东南亚作为大批量竞争性GaN技术的全球目的地的地位方面具有自然地位。

GaN满足5G标准以超越可持续发展目标

在全球范围内，预计5G用户数量将从2019年的不到2亿激增至2023年的10.2亿（《财富》，2020年2月）。根据爱立信的一份报告（2019年6月），到2024年5G将达到45%的人口覆盖率和19亿用户，这使其成为有史以来在全球范围内推出的最快的一代通信技术。

这些变化是如此巨大，以至于IHS Markit预测5G将在2035年实现13.2万亿美元的全球经济产出，作为工作流程变革的催化剂，为竞争性经济优势建立一套新的规则。

诺贝尔奖获得者天野广史（Hiroshi Amano）认为，基于GaN的设备将在物联网、5G通信和能源互联网（IoE）中扮演重要角色，包括设备的无线供电和功率转换功能（用于太阳能和风能、电动汽车、快速充电要求等）。

似乎在不那么遥远的城市化未来中，汽车、设备和生产机器将加入网络。另一方面，5G的低延迟可提高视频图像的质量和可靠性，从而达到增强现实和虚拟现实应用的范围，从教育到机器人手术、远程医疗、零售、自我维持的长者以及沉浸式和基于云的应用游戏等将反过来通过数字包容性推动创新和向上的社会流动性。

在基于5G的应用中整合GaN技术还将加快关键的气候变化目标，包括新加坡实现零温室气体排放的愿景。氮化镓在清洁能源和减少数据中心能源消耗方面的实用性加速发展，数据中心是这里最大的碳排放大国之一，不可否认，经济已成为安全性和弹性5G应用创新的全球5G领先者，收取社会经济利益。最近的头条新闻指出，这是世界各地的热门话题。

在可持续性方面，GSMA 2019年的一项研究显示，移动行业对联合国所有17个可持续发展目标（UN SDG）的贡献不断增加。该协会恰当地指出：“随着农村模式和可负担性的扩大，互联网普及率已达到全球约四分之三的人口，政府、企业和非政府组织可以共同努力实现联合国的可持续发展目标，尤其是在良好的健康、福祉、优质的教育、性别平等和气候行动。”这是GaN制造商最有希望的一部分。
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