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          代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G 顛覆性比你想象的要多

          作者: 時(shí)間:2016-10-07 來源:21CN 收藏

            的到來,或許將比所有人的預(yù)想,都來得更早一些。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201610/310940.htm

            到底是什么?

            在很多人看來,就像1G、2G、3G、一樣,這個(gè)"下一代移動(dòng)通信技術(shù)",無非是讓大家的手機(jī)速度快一些。

            但事實(shí)遠(yuǎn)非如此。

            自1980年代以來,從模擬語音,到數(shù)字語音,從移動(dòng)寬帶到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),移動(dòng)通信一直以大約每10年一輪的速度,不斷改變整個(gè)世界。

            代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多

            而預(yù)計(jì)將自2020年開始商用的5G,它的顛覆將比過去任何一代的通信系統(tǒng),都還要大得多。

            這是因?yàn)椋?G是一個(gè)統(tǒng)一連接架構(gòu)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)的,面向未來創(chuàng)新的連接平臺(tái),它將通過全新技術(shù),融合了不同的頻譜類型和頻段、多樣化服務(wù)及部署。

            簡單來理解,就是連接一切。

            如果說,在過去30年里,移動(dòng)通信對世界的改變,是通過電話和手機(jī),連接人與人,那在未來的30年,移動(dòng)通信就將連接萬物。

            而這,也同樣正是5G的發(fā)展方向。

            在不同的場景下,網(wǎng)絡(luò)的連接有不同的性能需求。

            因此,除了手機(jī)之外,業(yè)界為5G劃分出了三個(gè)主要的服務(wù)領(lǐng)域:增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng)。

            (1)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶,比如下面這些:

            代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多

            過去,這些業(yè)務(wù)大多只能通過固定寬帶網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn),未來5G將讓它們移動(dòng)起來。它們的特點(diǎn)是,需要盡可能大的帶寬,實(shí)現(xiàn)極致的流量吞吐,并盡可能降低時(shí)延。

            目前,即使是最先進(jìn)的LTE調(diào)制解調(diào)器,最快速率也只能達(dá)到千兆比特/秒,但往往一個(gè)小區(qū)的用戶,就已經(jīng)有千兆級的帶寬消耗,而且,更多大流量的業(yè)務(wù),未來還將不斷發(fā)展,所以,提升帶寬容量,是未來移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。

            以超高清視頻為例,即使經(jīng)過壓縮之后,每一路8K視頻的帶寬速率,都將超過100M/秒,如果一個(gè)小區(qū)有5到10個(gè),甚至是100個(gè)用戶,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)只能崩潰堵塞。

            (2)關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù),比如下面這些:

            代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多

            這些業(yè)務(wù)對差錯(cuò)的容忍度非常小,需要通信網(wǎng)絡(luò)非常穩(wěn)定;同時(shí),它們對網(wǎng)絡(luò)時(shí)延也有更高的要求。

            根據(jù)第三方網(wǎng)絡(luò)測試機(jī)構(gòu)OpenSignal的數(shù)據(jù),目前,不同網(wǎng)絡(luò)的端到端時(shí)延,基本上都在100毫秒的量級。

            代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多

            過去,這個(gè)時(shí)延并不太影響我們的體驗(yàn)。因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)更多是服務(wù)于人,而人對時(shí)延的反應(yīng)并不強(qiáng)。但未來,當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)連接萬物,就需要更低的時(shí)延。

            一個(gè)典型的例子是自動(dòng)駕駛汽車,過去的自動(dòng)駕駛,更多是通過汽車自身的傳感器,感知周圍信息并做出判斷,但這些傳感器卻都有自身的極限和限制。不久前,美國一輛特斯拉汽車與拖車相撞的事故,正是這樣的一個(gè)慘痛案例。

            目前,高通等廠商在推動(dòng)的未來無人駕駛技術(shù),既有汽車自身的信息采集,也有汽車與汽車,乃至汽車與云端網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)通信交流,從而對汽車的無人駕駛進(jìn)行計(jì)算、判斷和實(shí)時(shí)調(diào)整,從而更加安全。

            但在交通事故中,1秒鐘就可能決定生死。以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò),無法確保信息的及時(shí)傳輸。只有當(dāng)時(shí)延進(jìn)一步降低,甚至降到1毫秒以下,這種無人駕駛技術(shù)才能真正成熟,而5G網(wǎng)絡(luò)則有望帶來這樣的低時(shí)延。

            (3)海量物聯(lián)網(wǎng),比如下面這些:

            代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多

            與以手機(jī)為節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)不同,物聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的需求有巨大差異。

            過去,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對同時(shí)連網(wǎng)的終端數(shù)量,都有較大的限制。而在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,同時(shí)會(huì)有更多的傳感器和智能設(shè)備連網(wǎng),但這些設(shè)備的功能大多非常單一,連網(wǎng)的頻率和流量需求,也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)上網(wǎng)。

            一個(gè)典型的例子是,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市領(lǐng)域中,有大量的公共設(shè)施計(jì)量需求,比如水表、電表和公共環(huán)境信息監(jiān)測等,都通過各種傳感器采集環(huán)境信息數(shù)據(jù)。

            因?yàn)闇y量的特殊性,這些傳感器往往成本很低,可能一周甚至一個(gè)月才連1次網(wǎng),部署以后多年都不需要替換,甚至需要部署在地下或相對封閉的室內(nèi)環(huán)境中,無線信號(hào)很容易衰落,這要求物聯(lián)網(wǎng)的連接非常節(jié)能,而且有非常深度的覆蓋。

            所以,在海量物聯(lián)網(wǎng)方面,5G也支持更多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,以更低的功耗接入網(wǎng)絡(luò),甚至可以實(shí)現(xiàn)100萬個(gè)終端同時(shí)連網(wǎng),而聯(lián)網(wǎng)終端的電池續(xù)航,也可以長達(dá)5至10年。

            綜上所述,在性能方面,5G將實(shí)現(xiàn)更大的帶寬,更低的時(shí)延,以及更多的網(wǎng)絡(luò)連接。

            要同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些突破,5G將成為一個(gè)超級復(fù)雜的通信系統(tǒng),對連接技術(shù)有著極高的要求。

            在此之前,LTE已經(jīng)在兼容Wi-Fi、2/3G技術(shù)同時(shí),同時(shí)支持了超過50個(gè)頻段、約200個(gè)載波聚合組合,乃至超過2000種調(diào)制解調(diào)器特性等。

            而未來的5G網(wǎng)絡(luò),將需要支持更多樣的場景,更廣泛的應(yīng)用,更多的頻段和更先進(jìn)的技術(shù)。比如,5G將同時(shí)使用更多的頻段,以全面滿足增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng)的需求。

            其中,1GHz以下的頻率,擁有更遠(yuǎn)覆蓋距離,面向海量物聯(lián)網(wǎng);1GHz至6GHz的頻率,支持更大的帶寬,面向增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶和關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù);6GHz以上的頻率如毫米波,可以實(shí)現(xiàn)極致帶寬,面向更短程的極致移動(dòng)寬帶。

            這帶來的頻率資源提升有多少?看下面這張圖這知道了:

            代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多

            這么多不同的技術(shù)、不同的部署方式,不同的技術(shù)模式,最終都要在同一張網(wǎng)絡(luò)中、在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)架構(gòu)中全部實(shí)現(xiàn)。

            這就是5G。

            值得注意的是,5G與現(xiàn)有通信技術(shù)并非簡單的替代關(guān)系。

            嚴(yán)格意義上來講,它是LTE演進(jìn)技術(shù)與5G新空口(NR)標(biāo)準(zhǔn)的融合體。

            從技術(shù)演進(jìn)上,業(yè)界公認(rèn)的是LTE會(huì)跟5G齊頭并進(jìn),即它會(huì)按照自有的模式繼續(xù)向前發(fā)展。在這點(diǎn)上,Qualcomm高級研發(fā)總監(jiān)及中國研發(fā)中心負(fù)責(zé)人侯紀(jì)磊博士就曾表示,在5G初期組網(wǎng)及將來整個(gè)網(wǎng)絡(luò)向5G平滑過渡的階段,即5G初期產(chǎn)品形態(tài)上,5G和應(yīng)該是一種雙連接的模式。

            該模式的好處在于,在5G初期由于很多4G系統(tǒng)的覆蓋已經(jīng)很完備,因此4G可以做為基礎(chǔ)層,而5G則作為系統(tǒng)的增強(qiáng)層,可以保證用戶的體驗(yàn)有更好的提升。但當(dāng)將來5G覆蓋做得足夠好的時(shí)候,5G就會(huì)作為獨(dú)立組網(wǎng)得到更好的發(fā)展。

            事實(shí)上,中興通訊此前提出的Pre5G概念,正是將大規(guī)模MIMO等5G階段的關(guān)鍵性技術(shù),在LTE中提前商用,這樣,運(yùn)營商就能提前實(shí)現(xiàn)更好的用戶體驗(yàn),并在2018年5G新空口敲定后,更快地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑升級。

            另有一個(gè)例子就是高通今年年初發(fā)布的基帶產(chǎn)品X16LTE調(diào)制解調(diào)器,不但支持最多四個(gè)下行載波聚合、兩個(gè)上行載波聚合,以及從2G到4G的3GPP協(xié)議下所有授權(quán)頻譜,更已達(dá)到1Gbps的驚人下載速度,成為全世界首款千兆級別LTE芯片組。

            業(yè)界普遍認(rèn)為,驍龍X16"像光纖一樣"的速度,不僅模糊了有線和無線寬帶的界限,更代表了邁向5G的重要一步。

            當(dāng)前,5G無論空口,關(guān)鍵技術(shù),還是商業(yè)進(jìn)程,都已經(jīng)不斷提速。

            比如毫米波技術(shù)。

            毫米波不但能帶來足以支持?jǐn)?shù)千兆比特每秒(Gbps)數(shù)據(jù)傳輸速率的帶寬,還可提供利用極密的空間復(fù)用度以增加容量的機(jī)會(huì),但因?yàn)閭鬏敁p耗較高,只要受到建筑、人、植物,甚至是雨滴阻擋,就可能影響數(shù)據(jù)傳輸,所以應(yīng)用一直受到限制。

            而現(xiàn)在,高通不但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)支持32天線陣的60GHz毫米波芯片組商用,而且已經(jīng)率先在今年的MWC上展示了28GHz毫米波技術(shù)的移動(dòng)化演示。這意味著,即使設(shè)備移動(dòng),在某一個(gè)方向被租擋,甚至射頻信道條件發(fā)生變化,毫米波通信依然能夠確保暢通。

            而5G空口也有進(jìn)展。

            比如,就在今年7月的上海通信展上,高通和中移動(dòng)在業(yè)內(nèi)首次共同公開演示了在6GHz以下頻段運(yùn)行的5GNR原型機(jī),不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)千兆比特的速度,而且重新定義了幀架構(gòu),將上下行信號(hào)放在了同一個(gè)幀中,實(shí)現(xiàn)非常低的毫秒級延時(shí)。

            而在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)與商用部署上,運(yùn)營商的路線圖也已經(jīng)逐漸明晰。

            以中國運(yùn)營商為例,中國移動(dòng)的大規(guī)模天線3D-MIMO計(jì)劃也已經(jīng)展開小規(guī)模試驗(yàn),有望于今年年底具備商用能力。在2016年底到2017年底,中國移動(dòng)將與廠商共同展開各種5G系統(tǒng)概念驗(yàn)證,主要目的是對5G產(chǎn)品架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證,對產(chǎn)業(yè)瓶頸進(jìn)行突破。

            而中國聯(lián)通則已明確面向5G的4G演進(jìn)方向的關(guān)鍵技術(shù),并制定5G發(fā)展行程表。在今年年底,中國聯(lián)通計(jì)劃完成5G端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)布局,并建設(shè)5GOpenLab來滿足5G業(yè)務(wù)演示和單點(diǎn)技術(shù)性能驗(yàn)證。到明年,要基于5GOpenLab完成5G實(shí)驗(yàn)室環(huán)境建設(shè),完成5G無線、網(wǎng)絡(luò)、傳輸及安全各關(guān)鍵技術(shù)研究。

            2018年,中國聯(lián)通計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)室完成5G關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證,并完成聯(lián)通5G建設(shè)方案。2019年,計(jì)劃能夠完成5G外場組網(wǎng)驗(yàn)證。2020年,完成聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)商用目標(biāo)。

            中國電信也根據(jù)自身的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略,制定了高低頻段協(xié)同的5G發(fā)展策略,以中低頻為基礎(chǔ),高頻為補(bǔ)充,同步開展研究驗(yàn)證,合力促進(jìn)5G落地應(yīng)用,并依據(jù)低頻和高頻兩個(gè)頻段,分別提出從2016-2018,2018-2020,能讓2020-2025的三個(gè)階段發(fā)展計(jì)劃。

            多家市場機(jī)構(gòu)預(yù)測,根據(jù)工信部部署,以及目前三大運(yùn)營商積極布局5G的狀況看,三大運(yùn)營商有可能在2018年就展開5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。



          關(guān)鍵詞: 5G 4G

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