都說千兆網路是5G的基石,這是真的嘛?
在2017年最後一次3GPP全體會議上,通訊行業各大企業、運營商代表終於提前敲定了5G第一個標準——非獨立建網5G新空口標準,5G或許早於計划到來。
相比4G、4.5G,5G的數千兆級別下行速度是最顯眼的提升,例如全球首款5G 數據機——高通驍龍X50的下行速度是第一代4G Modem的24倍。5G性能提升如此明顯,是否代表它是一項全新技術。恰好相反,5G雖然應用了毫米波、正交頻分復用眾多新技術,但大量技術源於4G/4.5G,甚至可說千兆級網路是5G的基石。
載波聚合延續
根據目前透露的消息,非獨立建網5G新空口標準支持多種波長的頻段,低頻採用600MHz、700MHz頻段,中頻採用3.5GHz頻段,高頻採用50GHz頻段,因此在4.5G——千兆級時代開始普及載波聚合技術在5G時代仍將發揮重要的基石作用。
運營商的頻段資源是分散在不同頻段上的,最初一個設備只能使用單個頻段的載波。但載波聚合技術能夠將多個連續或者非連續的分量載波聚合獲取更大的傳輸帶寬,從而獲取更高的峰值速率和吞吐量。5G Modem升級到大規模載載波聚合技術,載波數量將由最初的2個增加到5、6個,甚至更多。像前文的提及的高通驍龍X50數據機,就動用了5個載波獲得1.2Gbps的下行速度。
不可或缺非授權頻段
在5G升級到大規模載波聚合技術後,運營商手中頻譜資源變得更為緊缺了。對營運商來說,頻譜資源分為授權與非授權兩種,運營商只將獲得的授權頻譜用於經營,可在4G、4.5G時代運營商為了拿出足夠頻段資源,必須「挪用」Wifi的非授權頻段資源,為此誕生了LTE-U、eLAA以及LWA多項技術。
LTE-U、eLAA以及LWA是4.5G時代開始實用化的「挪用」非授權頻段技術,LTE-U是採用載波偵聽自適應傳輸機制,在非授權頻段進行間接性連接;LAA採用先偵聽後傳輸機制,連接時它會先對非授權頻道進行偵聽,確認無其它設備佔用時才會連接,連接更為可靠、穩定,增強版的eLAA提升增強了載波聚合與連接能力;LWA是一種混合傳輸技術,一部分數據沿用LTE連接傳輸,另一部分則改用Wi-Fi連接傳輸,二者合力提高傳輸速度。由於各個國家、地區政策不一,比如歐洲、日本就不允許使用LTE-U技術,因此LTE-U、eLAA以及LWA是一種相互補充的關係。
4.5G雖然最高可達千兆,但實際運營時往往不超過六百兆,僅佔用3個載波,需要佔用非授權頻段的時間不多。但對於至少佔用5、6載波5G來說,佔用非授權頻段就變得不可缺少,4.5G低強度佔用非授權頻段恰好為5G做演練。
4G:C-V2X、物聯網「試驗田」
5G除了網速提升外,另一大提升是連接的設備會以數量級提升,物聯網、C-V2X(蜂窩車聯技術)會在5G時代真正普及起來,但普及離不開4G、4.5G網路的助力。
在10月31日,AT&T、福特、諾基亞與高通表示今年內會在聖地亞哥地區試驗場進行美國首個C-V2X測試。此次測試將會使用到搭載Qualcomm 9150 C-V2X晶元組福特汽車,諾基亞的無線基站和多接入邊緣計算技術,以及AT&T的4G網路。將利用全球統一的5.9GHz智能交通解決方案頻段,進行4G下的車輛到車輛(V2V)、車輛到基礎設施(V2I),以及車輛到行人(V2P)的信息傳輸。Qualcomm 9150 C-V2X雖然非OFDM編碼、天線規模僅為2×2,但支持GNSS全球導航技術、智能交通解決方案傳輸等關鍵標準,足以為5G下的無人駕駛到來進行預測試。
而在物聯網方面,在3GGP在4.5G中補充了NB-IoT和Cat-M1物聯網標準。Cat-M1中最為熟悉的標準是eMTC(增強機器類通信),其頻寬僅有1.4MHz,上下行峰值速度同為1Mbps,耗電量銳減,支持FDD、TDD兩種半雙工蜂窩技術,一條天線即可實現所有通訊,適合智能手錶之類設備使用。
採用高通物聯網晶元組的ecobee3
NB-IoT基於LTE Cat-NB1標準,頻寬低至200kHz,因此被譽為窄帶IoT的名字,上下行峰值速度分別至有60kbps、20kbps,僅支持半雙工FDD蜂窩技術,成本最低,續航最長,採用該技術的物聯網設備電池甚至可以年來計算。在4.5G時代里物聯網設備已開始飛速增長,比如說各種智能穿戴設備,5G時代連接密度會提升10倍,我們將迎來物聯網設備大爆發。
5G基石:千兆網路
隨著非獨立建網5G新空口標準敲定,晶元製造商、手機製造商開始加快5G部署速度。在1月25日舉辦的2018 Qualcomm中國技術與合作峰會上,高通表示搭載驍龍X50 5G數據機的5G手機將於2019發售,並開啟了「5G領航計劃」,以幫助中國手機品牌快速走上5G道路。作為回應,聯想移動通信科技有限公司、廣東歐珀移動通信有限公司、維沃通信科技有限公司和小米通訊技術有限公司分別與高通簽署了諒解備忘錄,計劃在三年內向高通採購價值總計不低於20億美元的射頻前端部件。因為5G在全球地區主要以高頻的形式出現,而這就對終端的射頻及天線設計能力帶來了極大的考驗,而通過採購高通的前端射頻,可以幫助中國企業在5G時代更加輕鬆的邁向更多的海外地區和市場。
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