《電子技術(shù)應(yīng)用》
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5G必經(jīng)之路 千兆級(jí)LTE產(chǎn)品開(kāi)始陸續(xù)落地

2017-08-11
關(guān)鍵詞: 5G 網(wǎng)絡(luò) 3GPP 基帶

盡管5G已被提上日程,但這依然不影響一個(gè)既定事實(shí):5G商用到形成氣候,還需要3-5年——根據(jù)工信部、3GPP、中國(guó)IMT-2020(5G)推進(jìn)組以及三大運(yùn)營(yíng)商的5G商用計(jì)劃顯示,2017年中國(guó)將展開(kāi)5G網(wǎng)絡(luò)第二階段測(cè)試,2018年大規(guī)模試驗(yàn)組網(wǎng),2019年建設(shè)5G網(wǎng),最快2020年商用5G。嚴(yán)格說(shuō),每一代移動(dòng)通信技術(shù)要想覆蓋的嚴(yán)絲合縫,必須經(jīng)歷一個(gè)過(guò)渡期,而5G的必經(jīng)之路,就是千兆級(jí)LTE。

先于5G時(shí)代的千兆級(jí)LTE

千兆級(jí)LTE的理論速度可以達(dá)到光纖級(jí)別的1Gbps,與國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)4G定義的標(biāo)準(zhǔn)一致,業(yè)界稱(chēng)之為L(zhǎng)TE-A。單從速度來(lái)說(shuō),千兆級(jí)LTE當(dāng)然沒(méi)法和數(shù)千兆級(jí)的5G相提并論,不過(guò),前者是在為5G鋪路,未來(lái)5G的技術(shù)很多都是從4G演化而來(lái),兩者會(huì)長(zhǎng)期共存和互補(bǔ)。

原因在于,5G不可能一夜之間部署完整,通常會(huì)先從熱點(diǎn)地區(qū)開(kāi)始部署,再慢慢擴(kuò)展。在5G的整個(gè)時(shí)間表中,4G還會(huì)繼續(xù)發(fā)展,LTE、LTE-A、LTE-A Pro會(huì)和5G長(zhǎng)期共存和互補(bǔ),這是未來(lái)5G全球標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)化的步驟。這也是為什么到現(xiàn)在,一個(gè)多模的手機(jī)里,2G、3G、4G頻段都在協(xié)同工作。

那么,業(yè)界所稱(chēng)的“光纖級(jí)別”的速率,甚至高于家庭光纖速率是怎么煉成的?

這就要從LTE技術(shù)的起點(diǎn)說(shuō)起,它得具備這幾個(gè)特性:

LTE最入門(mén)級(jí)的考慮就是有一個(gè)20MHz帶寬的載波(以前GSM時(shí)代是200KHz,WCDMA和HSPA+時(shí)代是5MHz),在這個(gè)基礎(chǔ)上,LTE的調(diào)制方式也比2G和3G有了一個(gè)升級(jí),因?yàn)橐粋€(gè)信道的寬度、容量和數(shù)據(jù)率、單位時(shí)間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)呈正比。此載波基礎(chǔ)上,下行初始的調(diào)制方式是64-QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅調(diào)制——可以視為一種信號(hào)調(diào)制方式,每個(gè)信號(hào)可以傳6個(gè)bit),且至少部署2x2MIMO(指的是在接收端要有兩個(gè)天線,有兩個(gè)接收的射頻通路,可以理解成有兩個(gè)數(shù)據(jù)流)。這種配置下,一個(gè)數(shù)據(jù)流可以傳75Mbps,由于至少有兩個(gè)數(shù)據(jù)流,所以實(shí)際就是75×2=150Mbps。

以上速率已經(jīng)是幾年前的LTE,而LTE基本每年都在發(fā)展,整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)同樣在發(fā)展。

每一代通信技術(shù)的原理都大同小異,每一代移動(dòng)通信的升級(jí),載波帶寬都在持續(xù)提升,而千兆級(jí)LTE之所以能達(dá)到第一代LTE十倍的速度,是因?yàn)槎喾N技術(shù)的加持,包括:載波聚合、更復(fù)雜的高階調(diào)制、更高階的MIMO。

(1)第一步,載波聚合,增加信道數(shù)量。簡(jiǎn)單的理解就是利用基帶以及射頻技術(shù),將三個(gè)載波進(jìn)行聚合,成為一個(gè)更寬的通道。這是三個(gè)技術(shù)中最易實(shí)現(xiàn)最早被采用的。

以澳洲運(yùn)營(yíng)商Telstra舉例。Telstra有三個(gè)授權(quán)頻段,每個(gè)頻段都是20MHz,它可以通過(guò)射頻和基帶技術(shù),把這三個(gè)載波、三個(gè)頻段聚合起來(lái),變成一個(gè)更寬的信道=3×20MHz,以達(dá)到更高的傳輸速度=60MHz。由于每個(gè)載波可以傳輸2個(gè)數(shù)據(jù)流,三載波條件下一共有6個(gè)數(shù)據(jù)流,一個(gè)數(shù)據(jù)流是64-QAM,速度是75Mbps,所以三載波聚合可以得到450Mbps。這就是實(shí)現(xiàn)千兆級(jí)的技術(shù)之一,通過(guò)三個(gè)載波聚合將速度提升到450Mbps。

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(2)第二步是高階調(diào)制,通過(guò)增強(qiáng)調(diào)制方式讓每個(gè)信號(hào)搬運(yùn)更多的數(shù)據(jù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),最初使用的64-QAM承載了6個(gè)bit僅支持75Mbps的速率,現(xiàn)在,高通將其升級(jí)到256-QAM,比原來(lái)提升了33%,每個(gè)可以支持100Mbps。再次經(jīng)過(guò)三載波聚合,結(jié)果就是6×100Mbps,在兩個(gè)技術(shù)疊加的情況下可以將速率從450Mbps 提升到 600Mbps。這個(gè)數(shù)字足以讓我們興奮了。

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(3)第三步是在終端上部署更高階的MIMO,更多的天線,更多的收發(fā)鏈路,從而支持更多的數(shù)據(jù)流。

再次以Telstra的部署為例,在前兩個(gè)技術(shù)提升上,高通將6個(gè)信息流以載波聚合達(dá)到了600Mbps,而使用4×4MIMO技術(shù)之后,一個(gè)載波上的數(shù)據(jù)流數(shù)量從2個(gè)變成4個(gè),這種部署下的三載波(其中兩個(gè)載波有4x4MIMO,一個(gè)載波是2x2MIMO),就可以有10個(gè)信息流,將速率提升到10×100Mbps=1000Mbps。由此,LTE的速率達(dá)到千兆級(jí),足以同時(shí)收看37個(gè)以上的Netflix 4K視頻節(jié)目了。

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千兆級(jí)LTE支持未來(lái)體驗(yàn)

1Gbps的速率是一種什么樣的體驗(yàn)?不妨設(shè)想一下這幾種使用場(chǎng)景:沉浸式的VR、云存儲(chǔ)和計(jì)算、更豐富的娛樂(lè)、即時(shí)APP。

比如,如果將海量的音頻、視頻資源都放在云端,可以用極短的時(shí)間將文件下載下來(lái),這樣一來(lái),電池續(xù)航時(shí)間能得到延長(zhǎng),終端發(fā)熱等各方面情況也會(huì)相應(yīng)有所改善。

再以云存儲(chǔ)為例,通過(guò)千兆級(jí)LTE,用戶在云端讀取文件的速度體驗(yàn)近于在本地實(shí)時(shí)讀取的體驗(yàn)。未來(lái),云盤(pán)替代本地存儲(chǔ)將有望實(shí)現(xiàn)。

即時(shí)APP的意思是,未來(lái)很有可能會(huì)在手機(jī)上將APP上的所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到云端,以極高的速度讀取云端數(shù)據(jù)打開(kāi)應(yīng)用。因此,手機(jī)很可能根本用不著下載大部分的外置應(yīng)用,而可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)打開(kāi),即時(shí)使用。

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部署千兆級(jí)LTE,高通首當(dāng)其沖

迄今為止,來(lái)自18個(gè)國(guó)家的26家運(yùn)營(yíng)商已規(guī)劃或試驗(yàn)部署千兆級(jí)LTE網(wǎng)絡(luò),全球有超過(guò)37個(gè)國(guó)家的運(yùn)營(yíng)商正試驗(yàn)或部署相關(guān)的調(diào)制解調(diào)器特性。

早在2016年2月,高通就發(fā)布了第六代分離式LTE多模芯片組——驍龍X16調(diào)制解調(diào)器,支持到了1Gbps的下行速率及150Mbps的上行速率。

高通官方稱(chēng)X16 LTE“跨越了無(wú)線和有線的邊界”,其實(shí)還是比較貼切的。X16 LTE相當(dāng)于一塊橫跨從智能手機(jī)、平板電腦和移動(dòng)計(jì)算終端,到汽車(chē)、無(wú)人機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)終端等的連接平臺(tái)。至于消費(fèi)者的體驗(yàn),就是諸如360度VR內(nèi)容的實(shí)時(shí)傳送、更快訪問(wèn)云端應(yīng)用與服務(wù)。

驍龍X16 LTE誕生之后,業(yè)界就有了測(cè)試移動(dòng)寬帶速度的基礎(chǔ):譬如2016年9月,高通聯(lián)手愛(ài)立信、Telstra,率先在Telstra現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上,使用單個(gè)終端實(shí)現(xiàn)979Mbps的下載速度和129Mbps的上行速度,再次推動(dòng)商用移動(dòng)寬帶的速度提升,演示中所使用的,正是搭載驍龍X16 LTE的測(cè)試終端。

再譬如2017年1月,Qualcomm、Telstra、愛(ài)立信和NETGEAR宣布推出全球首個(gè)商用千兆級(jí)LTE(Gigabit LTE)網(wǎng)絡(luò)及終端,并在位于澳大利亞悉尼的Telstra體驗(yàn)中心進(jìn)行了千兆級(jí)LTE網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)活動(dòng)。作為全球首款千兆級(jí)LTE終端,NETGEAR Nighthawk M1移動(dòng)路由器采用的也是驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器,支持高達(dá)1Gbps的下行速率及150Mbps的上行速率。

很快,驍龍X16的升級(jí)版隨之問(wèn)世。2017年2月21日,高通推出第七代LTE多模調(diào)制解調(diào)器即第二代千兆級(jí)LTE調(diào)制解調(diào)器——基于10納米的驍龍X20 LTE芯片組,支持最高達(dá)1.2Gbps的LTE Category 18下載速度,與驍龍X16相比,下載速度進(jìn)一步提升了20%。

千兆級(jí)LTE產(chǎn)品開(kāi)始陸續(xù)落地

不止于技術(shù)層面,支持千兆級(jí)LTE的產(chǎn)品其實(shí)已經(jīng)開(kāi)始來(lái)到了我們的身邊。

1、千兆級(jí)LTE集成于移動(dòng)平臺(tái),應(yīng)用于智能移動(dòng)終端。

高通驍龍835是現(xiàn)在支持千兆級(jí)LTE的唯一一款處理器,采用10納米制程工藝,集成驍龍X16 LTE,支持包括智能手機(jī)、VR/AR頭顯設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)攝像頭、平板電腦、移動(dòng)PC等等終端。這些終端運(yùn)行各種操作系統(tǒng),包括Android、Windows 10。

近期,中國(guó)移動(dòng)終端有限公司和中國(guó)移動(dòng)浙江公司聯(lián)合高通,基于TD-LTE “4G+”網(wǎng)絡(luò),在浙江杭州首次成功完成基于商用終端的千兆級(jí)速率外場(chǎng)測(cè)試,下行峰值速率達(dá)到700Mbps以上,平均速率680Mbps左右。此次測(cè)試采用的,正是搭載驍龍835移動(dòng)平臺(tái)的三星Galaxy S8/S8+。

三星、中興通訊、HTC、索尼以及摩托羅拉都計(jì)劃或已經(jīng)發(fā)布支持千兆級(jí)LTE網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)終端。

2、千兆級(jí)LTE應(yīng)用于PC。

驍龍?zhí)幚砥骶邆湟苿?dòng)計(jì)算特性,包括千兆級(jí)LTE連接、多媒體、機(jī)器學(xué)習(xí)和硬件安全,同時(shí)還能支持輕薄、無(wú)風(fēng)扇式的設(shè)計(jì)以及長(zhǎng)電池續(xù)航。

2016年12月8日,高通宣布與微軟合作,將在最新驍龍?zhí)幚砥鞯囊苿?dòng)計(jì)算終端上支持 Windows 10,滿足移動(dòng)、節(jié)能且“始終連接”的蜂窩 PC 終端需求,提供面向云計(jì)算的移動(dòng)性。

目前,華碩、惠普和聯(lián)想成為首批采用驍龍835移動(dòng)PC平臺(tái)開(kāi)發(fā)移動(dòng)PC的OEM廠商。通過(guò)兼容Windows 10生態(tài)系統(tǒng),驍龍移動(dòng)PC平臺(tái)將支持Windows 10硬件制造商開(kāi)發(fā)下一代具有時(shí)尚形態(tài)的設(shè)備,并通過(guò)高達(dá)千兆級(jí)的LTE連接,實(shí)現(xiàn)“始終連接”的體驗(yàn)。

3、千兆級(jí)LTE應(yīng)用于汽車(chē)。

2017年1月3日,高通推出搭載X16 LTE的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)參考平臺(tái),支持汽車(chē)制造商迅速集成更多連接技術(shù),包括Wi-Fi、Bluetooth、Bluetooth Low Energy和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS),以及作為可選特性的專(zhuān)用短程通信(DSRC)和蜂窩-V2X(Celluar-V2X)。該平臺(tái)還包括采用驍龍X16 LTE的模塊參考設(shè)計(jì),可幫助汽車(chē)供應(yīng)商加速開(kāi)發(fā)并縮短商用時(shí)間。

采用驍龍X16 LTE的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)參考平臺(tái)預(yù)計(jì)將于今年上半年上市。而高通的汽車(chē)解決方案覆蓋車(chē)載信息處理、信息娛樂(lè)和連接領(lǐng)域,已被超過(guò)150款汽車(chē)設(shè)計(jì)采用。


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