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      沉迷4G日漸消瘦?少年,高通5G網絡都要來啦!
      發表時間:2016年12月14日 08:01 來源:新浪網 責任編輯:麒麟

      12月9號,高通在廣州筑夢咖啡舉行了“Q科技”之5G媒體沙龍活動。雖然5G網絡需要等到2019年的下半年才進行部署,但包括高通在內的眾多科技企業已經在著手研究/適配5G技術。究竟5G是什么?我們一起來看看。

      5G網絡不僅是速度快+時延低

      與4G相比,5G網絡遠遠不只是速度更快,時延更低,高通認為,5G是一個面向未來的、創新的、統一的連接平臺。統一性可以體現在三個方面。第一個方面是多樣化的服務,具體包括三種不同的類別。一是增強型移動寬帶,未來享受的高清視頻和無線傳輸的虛擬現實應用都屬于這個方面;二是關鍵業務型服務,比如工業互聯網,這種場景將需要大量高可靠、低延時的連接;三是海量物聯網,包括我們經常提到的智能家庭或者智慧城市,其中很多的連接方式都需要通過海量物聯網呈現。

      增強型移動寬帶:

      5G網絡帶來極致的吞吐量,速率可達數千兆比特每秒。相比起4G網絡有著幾十甚至數百倍的提升,除了吞吐量大之外,5G網絡還能帶來超低的延時以及一致性體驗,一致性體驗指的就是用戶無論在信號較強的小區中心還是在信號較弱的小區邊緣,都可以一直保持在相對好的網絡環境中,保證獲得一致的體驗。另外,增強型還有利于虛擬現實,遠程醫療的實現。

      關鍵形業務服務:

      從工業物聯網的角度看,無論工業監控還是制造,都需要信號傳輸的超高可靠性,這體現為信號在傳輸過程中的丟失率低、安全性高、時延低,而這對空口設計、系統端到端設計和系統的實現都提出了很大挑戰。我們拿無人駕駛為例,未來在無人駕駛的發展方向上有兩個重要的方面,一方面是通過傳感器信息收集,能了解環境并跟環境進行互動。另一方面,無論是無人還是自動駕駛,車與車之間主動式的通信可以提高通信安全性和駕駛安全性,實現車與車的互聯。而未來的IoE、IoT領域也同樣需要保證到人機協調性和安全性,降低延時。

      海量物聯網:

      海量物聯網包括智慧城市與智能家居。到2020年,全球的連接數量將達到500億;今天手機的連接數量大概在50億-60億的范圍,也就是說物聯網的連接數量又提升了一個數量級。當部署海量物聯網的時候,商業模式需要提供智能家居和智慧城市的功能。海量物聯網有幾個非常重要的的要求。一是低能耗、二是低復雜性(降低網絡構建成本)、三是遠程(減少建筑與建筑之間的衰減)

      第二個方面是在頻譜方面。無線通信都是通過載波進行傳輸,3G和4G時代利用的往往是2GHz至3GHz的頻段;將來面對5G對頻譜和超寬帶的需求,高通把頻譜范圍大幅擴增,拓展到毫米波,像30GHz、40GHz甚至到70GHz或80GHz。

      第三個體現是在部署方面。將來我們將看到城市、鄉村、密集小區的5G基站或者是商場的小基站、酒店中的室內部署,5G將具有各種各樣的部署形態,并且通過統一的架構實現。

      4G網絡與5G網絡之間的關系

      無論從標準還是網絡部署的層次上,LTE網絡本身將會實現更進一步的演進。同時,4G與5G并行發展的過程中,4G在下一步演進上將具有自己的特點和特色。這當中超寬帶方面的業務將更多由5G去承載,而相對成熟的4G基礎則將對很多新型的垂直市場提供支持。(像窄帶物聯網、增強型廣播業務和基于蜂窩的C-V2X,這都是將來LTE演進非常重要的方面。)

      當5G部署初期,5G的建立和后端核心網連接還是要依賴于4G核心網絡,它的好處在于可以通過4G比較成熟的網絡幫助5G網絡初期落實。當5G網絡部署越來越密集的時候,5G就可以部署自己的核心網。

      公共安全“D2D”概念

      安全性、連接、信息服務、娛樂系統等各個方面的整合將是5G將來實現和應用的主要方向。而D2D終端到終端直連的通信模式。它的好處是,當網絡出現故障,或者因人為或物理原因出現系統性破壞,終端與終端之間依然能保持通信,這樣我們的基礎建設系統就能得到非常好的替代和保障。

      在5G的實現上,OFDM波形依然是最有效的方式

      無線網絡發展到如今,早就以數字信號作為傳輸方式,而當我們在無線信道上傳輸0和1的時候,外面需要包裹一個覆蓋性外形的的東西才能保證在一定的頻譜和時間范圍內進行有效傳輸。

      無論LTE還是Wi-Fi信號,基本波形都是OFDM。雖然5G是個新系統,但通過大量的研究,高通表示OFDM波形才是讓5G在簡易度、性能優越性和對大規模MIMO上實現的最佳方案。而OFDM也是從4G技術延伸過來的。

      5G NR技術包含3個重要的方向

      5G指的是第五代移動通信,NR則是3GPP目前確定的5G空口技術的名詞縮寫,它代表的是new radio,意指新無線電或新無線通信技術。

      OFDM

      5G對OFDM進行進一步的優化,幫助它它進行參數擴展,外加針對不同用例進行優化的多址接入,基于OFDM的優化波形具有非常高的效率。

      通用靈活的框架

      在5G的實現上,高通把無線通信的資源從頻率和時間上進行劃分,把時間頻率都劃分成小格。從調度和通信的角度看,每一個小格就代表一個通信單元,而一個用戶可以占用一個或多個小格。有了這樣通用靈活的架構,無論是單用戶還是多用戶,是點對點連接還是一點對多點的廣播業務連接,或者是D2D即終端到終端直連的模式,這些都可以在這樣一個時間頻率網格上進行統一性的設計和規劃。高通所謂的通用靈活表現為5G對多種業務的同時支持。

      大規模的MIMO技術+對毫米波的支持+靈活獨特的TDD設計

      MIMO代表多天線輸入和多天線輸出,目前在全世界比較通用的LTE網絡中絕大多數都是2x2,意思是在基站發送端使用兩根天線,在手機端也使用兩根接收天線。大規模MIMO技術是MIMO上的一個顛覆性新發展。將來可以在發送端做到128根甚至是256根天線。當然,由于手機內部空間的限制,具體數量要根據實際使用情況進行討論。

      每個LTE載波的帶寬大約是20MHz,到了毫米波范疇,毫米波載頻到20GHz或30GHz時,其載波帶寬可以達到800MHz甚至是1GHz。從信道帶寬上看,相當于原來4G載波帶寬的10倍、20倍甚至是50倍,這就相當于大幅擴寬高速公路的通道寬度。

      將來的5G頻譜,中國考慮的是3.5GHz,日本是4.5GHz,甚至未來到毫米波更高頻率的傳輸。而網絡通信系統呈現出的特點是,當信號傳輸頻率越高,通過TDD模式(相對于FDD模式)實現的復雜度就會越低。在5G的角度看,將來TDD模式進行商業部署時,它的可能性和應用場景都會比FDD模式多很多。靈活獨特的TDD設計允許我們非常靈活地用一部分資源做上行,另一部分資源做下行,且可根據當時小區用戶數據流的特點進行上下行切,有些做上行優先,有些做下行優先,兩者可以靈活、及時地進行切換。而5G從低頻、中頻到高頻的廣泛頻段的支持,覆蓋更廣,應用場合更多。

      另外,5G還更多地關注到非授權頻譜的使用(3G、4G為授權頻譜),非授權頻譜的基本概念是,當你進入系統的時候,首先需要監聽這個系統是否有別人正在進行操作或服務。如果別人在操作,你可以先在系統邊上等一會,過一段時間回來再次監聽;如果監聽時系統沒有使用者,這個時候你就可以非常及時且有效地把你的信號傳輸出去。讓頻譜的利用更加有效,更加合理。

      在頻譜方面,高通還介紹了頻譜共享技術,這當中包含了頻譜聚合、射頻聚合以及分層共享三個方面,頻譜聚合指的是一個載波在授權頻譜上,另一個載波在非授權頻譜,通過聚合授權頻譜和非授權頻譜上的載波可以實現容量和體驗的提升。射頻聚合指的是兩個在網絡后端其實完全不同的網絡。比如說LTE與Wi-Fi的鏈路聚合。而分層共享則表示某個頻譜的使用方在自己不使用頻譜的情況下,他可以通過優先級的方式、基于時間或物理位置頻譜與第三方共享。通過三種頻譜共享技術,實現成本更低,構建更靈活的網絡方案。

      宏基站+小型基站的覆蓋

      在中國移動的3G或4G網絡中,每個類別網絡的基站部署量大概是100萬個甚至更多。將來5G時代中,由于宏基站放的高度比較高且占的物理空間比較大,這就允許在宏基站中部署更多天線(例如前面說到的256根),可以進行更有效的部署,另外,5G數據信道將采用LDPC碼,控制信道則將采用Polar碼,它們在未來的5G網絡上都可以直接使用。

      小型基站配合宏基站的部署,提供了更為靈活的部署方式,當宏基站的覆蓋或容量出現缺失時,小型基站則提供了一個非常強力的補充。與4G系統相比,5G能實現十倍吞吐量,將端到端時延降到4G的十分之一,連接密度提高十倍,傳送單個比特信號所占用頻譜的效率也能提高三倍,數據容量和網絡效率大幅度提升。

      5G NR原型機

      高通在今年6月的上海MWC上已經和中國移動一起聯合推出了第一個6GHz以下的5G NR原型系統,第二個是在11月份剛剛推出的5G NR頻譜共享原型系統。而第三個原型系統則是28GHz毫米波原型機。值得一提的是,高通5G NR原型機在一年一度的世界互聯網大會上被獲得領先科技成果獎。無論從技術的先進性還是與中國市場的相關性上,5G NR原型機都受到了廣泛的認可。

      首款5G調制解調器——驍龍X50

      先前在香港舉行的Qualcomm 4G/5G峰會上,高通宣布了另外一個新的調制解調器——驍龍X50調制解調器。驍龍X50作為高通的第一個5G調制解調器,傳輸在28GHz毫米波頻段上,通過支持800M帶寬,峰值傳輸下載速率可達5Gpbs,跟之前的LTE調制解調器相比,峰值速率提高了5倍。驍龍X50預計在2018年商用,會在一些運營商網絡上進行試驗或大規模預商用。

      而驍龍X50通過4G、5G雙鏈接的方式實現通信模式,實現在3G、4G或3/4G切換的過程,從用戶的體驗、覆蓋的可靠性上,突破了原來3G和4G的通信網絡。

      5G NR R15將在2019年下半年部署

      5G NR現在處于R14研究項目階段,到了2017年3月份,研究項目階段結束,會進入工作項目階段,很多關鍵技術的選型、參數配置和具體設計方案的定型都會在工作項目階段進行敲定。大概是2018年9月份左右,這些技術方案就可以交給一些廠商進行生產和設計自己使用的系統,而基于3GPP 5G NR R15的商用部署大概在2019年下半年。

      另外,5G技術本身也會不斷進行自我的演進以及增強,在3GPP標準里面向R16、R17的方向不斷演進,而高通也在積極與運營商、廠商合作,讓5G早日到來。

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