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都说千兆网络是5G的基石,这是真的嘛?

(2018-01-30 11:35:07)
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杂谈

在2017年最后一次3GPP TSG RAN全体会议上,通讯行业各大企业、运营商代表终于提前敲定了5G第一个标准——非独立建网5G新空口标准,5G或许早于计划到来。

都说千兆网络是5G的基石,这是真的嘛?

​相比4G、4.5G,5G的Gbps级别下行速度是最显眼的提升,例如全球首款5G 调制解调器——高通骁龙X50的下行速度是第一代4G Modem的24倍。5G性能提升如此明显,是否代表它是一项全新技术。恰好相反,5G虽然应用了毫米波、OFDM众多新技术,但大量技术源于4G/4.5G,甚至可说千兆级网络是5G的基石。

载波聚合延续

根据目前透露的消息,非独立建网5G新空口标准支持多种波长的频段,低频采用600MHz、700MHz频段,中频采用3.5GHz频段,高频采用50GHz频段,因此在4.5G——千兆级时代开始普及载波聚合技术在5G时代仍将发挥重要的基石作用。

都说千兆网络是5G的基石,这是真的嘛?

​运营商的频段资源是分散在不同频段上的,最初一个设备只能使用单个频段的载波。但载波聚合技术能够将多个连续或者非连续的分量载波聚合获取更大的传输带宽,从而获取更高的峰值速率和吞吐量。5G Modem升级到大规模载载波聚合技术,载波数量将由最初的2个增加到5、6个,甚至更多。像前文的提及的高通骁龙X50调制解调器,就动用了5个20MHz载波获得1.2Gbps的下行速度。

不可或缺非授权频段

在5G升级到大规模载波聚合技术后,运营商手中频谱资源变得更为紧缺了。对营运商来说,频谱资源分为授权与非授权两种,运营商只将获得的授权频谱用于经营,可在4G、4.5G时代运营商为了拿出100MHz的频段资源,必须“挪用”Wifi的非授权频段资源,为此诞生了LTE-U、eLAA以及LWA多项技术。

都说千兆网络是5G的基石,这是真的嘛?

​LTE-U、eLAA以及LWA是4.5G时代开始实用化的“挪用”非授权频段技术,LTE-U是采用CAST(Carrier-Sensing Adaptive Transmission ,载波侦听自适应传输)机制,在非授权频段进行间接性连接;LAA采用LBT(Listen Before Talk,先侦听后传输)机制,连接时它会先对非授权频道进行侦听,确认无其它设备占用时才会连接,连接更为可靠、稳定,增强版的eLAA提升增强了载波聚合与连接能力;LWA(LTE-WLAN aggregation,LTE Wi-Fi链路聚合)是一种混合传输技术,一部分数据沿用LTE连接传输,另一部分则改用Wi-Fi连接传输,二者合力提高传输速度。由于各个国家、地区政策不一,比如欧洲、日本就不允许使用LTE-U技术,因此LTE-U、eLAA以及LWA是一种相互补充的关系。

4.5G虽然最高可达1Gbps,但实际运营时往往不超过600Mbps,仅占用3个载波,需要占用非授权频段的时间不多。但对于至少占用5、6载波5G来说,占用非授权频段就变得不可缺少,4.5G低强度占用非授权频段恰好为5G做演练、Debug。

4G:C-V2X、物联网“试验田”

5G除了网速提升外,另一大提升是连接的设备会以数量级提升,物联网(IoT)、C-V2X(Cellular vehicle-to-everything,蜂窝车联技术)会在5G时代真正普及起来,但普及离不开4G、4.5G网络的助力。

C-V2X @ 4G(Rel-14/15)与C-V2X @ 5G(Rel-16)对比

​在10月31日,AT&T、福特、诺基亚与高通表示今年内会在圣地亚哥地区试验场进行美国首个C-V2X测试。此次测试将会使用到搭载Qualcomm 9150 C-V2X芯片组福特汽车,诺基亚的无线基站和多接入边缘计算技术,以及AT&T的4G网络。将利用全球统一的5.9GHz ITS(智能交通解决方案)频段,进行4G下的车辆到车辆(V2V)、车辆到基础设施(V2I),以及车辆到行人(V2P)的信息传输。Qualcomm 9150 C-V2X虽然非OFDM编码、天线规模仅为2×2,但支持GNSS全球导航技术、ITS 5.9GHz传输等关键标准,足以为5G下的无人驾驶到来进行预测试。

而在物联网方面,在3GGP在LTE Release 13 (也就是4G )中补充了NB-IoT和Cat-M1物联网标准。Cat-M1中最为熟悉的标准是eMTC(enhanced Machine-Type Communication,增强机器类通信),其频宽远低于4G、4.5G所用的20MHz,仅有1.4MHz,上下行峰值速度同为1Mbps,耗电量锐减,支持FDD、TDD两种半双工蜂窝技术,一条天线即可实现所有通讯,适合智能手表之类设备使用。

采用高通物联网芯片组的ecobee3

​NB-IoT基于LTE Cat-NB1标准,频宽低至200kHz,因此被誉为narrowband-IoT(窄带IoT)的名字,上下行峰值速度分别至有60kbps、20kbps,仅支持半双工FDD蜂窝技术,成本最低,续航最长,采用该技术的物联网设备电池甚至可以年来计算。在4.5G时代里物联网设备已开始飞速增长,比如说各种智能穿戴设备,5G时代连接密度会提升10倍,我们将迎来物联网设备大爆发。

5G基石:千兆网络

随着非独立建网5G新空口标准敲定,芯片制造商、手机制造商开始加快5G部署速度。在1月25日举办的2018 Qualcomm中国技术与合作峰会上,高通表示搭载骁龙X50 5G调制解调器的5G手机将于2019发售,并开启了“5G领航计划”,以帮助中国手机品牌快速走上5G道路。作为回应,联想移动通信科技有限公司、广东欧珀移动通信有限公司、维沃通信科技有限公司和小米通讯技术有限公司分别与高通签署了谅解备忘录,计划在三年内向高通采购价值总计不低于20亿美元的射频前端部件。因为5G在全球地区主要以高频的形式出现,而这就对终端的射频及天线设计能力带来了极大的考验,而通过采购高通的前端射频,可以帮助中国企业在5G时代更加轻松的迈向更多的海外地区和市场。

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