盡管5G已被提上日程,但這依然不影響一個既定事實:5G商用到形成氣候,還需要3-5年——根據(jù)工信部、3GPP、中國IMT-2020(5G)推進組以及三大運營商的5G商用計劃顯示,2017年中國將展開5G網(wǎng)絡(luò)第二階段測試,2018年大規(guī)模試驗組網(wǎng),2019年建設(shè)5G網(wǎng),最快2020年商用5G。嚴格說,每一代移動通信技術(shù)要想覆蓋的嚴絲合縫,必須經(jīng)歷一個過渡期,而5G的必經(jīng)之路,就是千兆級LTE。
先于5G時代的千兆級LTE
千兆級LTE的理論速度可以達到光纖級別的1Gbps,與國際電信聯(lián)盟對4G定義的標準一致,業(yè)界稱之為LTE-A。單從速度來說,千兆級LTE當然沒法和數(shù)千兆級的5G相提并論,不過,前者是在為5G鋪路,未來5G的技術(shù)很多都是從4G演化而來,兩者會長期共存和互補。
原因在于,5G不可能一夜之間部署完整,通常會先從熱點地區(qū)開始部署,再慢慢擴展。在5G的整個時間表中,4G還會繼續(xù)發(fā)展,LTE、LTE-A、LTE-A Pro會和5G長期共存和互補,這是未來5G全球標準商業(yè)化的步驟。這也是為什么到現(xiàn)在,一個多模的手機里,2G、3G、4G頻段都在協(xié)同工作。
那么,業(yè)界所稱的“光纖級別”的速率,甚至高于家庭光纖速率是怎么煉成的?
就要從LTE技術(shù)的起點說起,它得具備這幾個特性:
LTE最入門級的考慮就是有一個20MHz帶寬的載波(以前GSM時代是200KHz,WCDMA和HSPA+時代是5MHz),在這個基礎(chǔ)上,LTE的調(diào)制方式也比2G和3G有了一個升級,因為一個信道的寬度、容量和數(shù)據(jù)率、單位時間傳輸?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——可以視為一種信號調(diào)制方式,每個信號可以傳6個bit),且至少部署2x2MIMO(指的是在接收端要有兩個天線,有兩個接收的射頻通路,可以理解成有兩個數(shù)據(jù)流)。這種配置下,一個數(shù)據(jù)流可以傳75Mbps,由于至少有兩個數(shù)據(jù)流,所以實際就是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,每一代移動通信的升級,載波帶寬都在持續(xù)提升,而千兆級LTE之所以能達到第一代LTE十倍的速度,是因為多種技術(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。簡單的理解就是利用基帶以及射頻技術(shù),將三個載波進行聚合,成為一個更寬的通道。這是三個技術(shù)中最易實現(xiàn)最早被采用的。
以澳洲運營商Telstra舉例。Telstra有三個授權(quán)頻段,每個頻段都是20MHz,它可以通過射頻和基帶技術(shù),把這三個載波、三個頻段聚合起來,變成一個更寬的信道=3×20MHz,以達到更高的傳輸速度=60MHz。由于每個載波可以傳輸2個數(shù)據(jù)流,三載波條件下一共有6個數(shù)據(jù)流,一個數(shù)據(jù)流是64-QAM,速度是75Mbps,所以三載波聚合可以得到450Mbps。這就是實現(xiàn)千兆級的技術(shù)之一,通過三個載波聚合將速度提升到450Mbps。
(2)第二步是高階調(diào)制,通過增強調(diào)制方式讓每個信號搬運更多的數(shù)據(jù)。
簡單來說,最初使用的64-QAM承載了6個bit僅支持75Mbps的速率,現(xiàn)在,高通將其升級到256-QAM,比原來提升了33%,每個可以支持100Mbps。再次經(jīng)過三載波聚合,結(jié)果就是6×100Mbps,在兩個技術(shù)疊加的情況下可以將速率從450Mbps 提升到 600Mbps。這個數(shù)字足以讓我們興奮了。
(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,在前兩個技術(shù)提升上,高通將6個信息流以載波聚合達到了600Mbps,而使用4×4MIMO技術(shù)之后,一個載波上的數(shù)據(jù)流數(shù)量從2個變成4個,這種部署下的三載波(其中兩個載波有4x4MIMO,一個載波是2x2MIMO),就可以有10個信息流,將速率提升到10×100Mbps=1000Mbps。由此,LTE的速率達到千兆級,足以同時收看37個以上的Netflix 4K視頻節(jié)目了。
千兆級LTE支持未來體驗
1Gbps的速率是一種什么樣的體驗?不妨設(shè)想一下這幾種使用場景:沉浸式的VR、云存儲和計算、更豐富的娛樂、即時APP。
比如,如果將海量的音頻、視頻資源都放在云端,可以用極短的時間將文件下載下來,這樣一來,電池續(xù)航時間能得到延長,終端發(fā)熱等各方面情況也會相應(yīng)有所改善。
再以云存儲為例,通過千兆級LTE,用戶在云端讀取文件的速度體驗近于在本地實時讀取的體驗。未來,云盤替代本地存儲將有望實現(xiàn)。
即時APP的意思是,未來很有可能會在手機上將APP上的所有數(shù)據(jù)存儲到云端,以極高的速度讀取云端數(shù)據(jù)打開應(yīng)用。因此,手機很可能根本用不著下載大部分的外置應(yīng)用,而可以實現(xiàn)即時打開,即時使用。
部署千兆級LTE,高通首當其沖
迄今為止,來自18個國家的26家運營商已規(guī)劃或試驗部署千兆級LTE網(wǎng)絡(luò),全球有超過37個國家的運營商正試驗或部署相關(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X16 LTE“跨越了無線和有線的邊界”,其實還是比較貼切的。X16 LTE相當于一塊橫跨從智能手機、平板電腦和移動計算終端,到汽車、無人機和虛擬現(xiàn)實終端等的連接平臺。至于消費者的體驗,就是諸如360度VR內(nèi)容的實時傳送、更快訪問云端應(yīng)用與服務(wù)。
驍龍X16 LTE誕生之后,業(yè)界就有了測試移動寬帶速度的基礎(chǔ):譬如2016年9月,高通聯(lián)手愛立信、Telstra,率先在Telstra現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上,使用單個終端實現(xiàn)979Mbps的下載速度和129Mbps的上行速度,再次推動商用移動寬帶的速度提升,演示中所使用的,正是搭載驍龍X16 LTE的測試終端。
再譬如2017年1月,Qualcomm、Telstra、愛立信和NETGEAR宣布推出全球首個商用千兆級LTE(Gigabit LTE)網(wǎng)絡(luò)及終端,并在位于澳大利亞悉尼的Telstra體驗中心進行了千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)體驗活動。作為全球首款千兆級LTE終端,NETGEAR Nighthawk M1移動路由器采用的也是驍龍X16 LTE調(diào)制解調(diào)器,支持高達1Gbps的下行速率及150Mbps的上行速率。
很快,驍龍X16的升級版隨之問世。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1.2Gbps的LTE Category 18下載速度,與驍龍X16相比,下載速度進一步提升了20%。
千兆級LTE產(chǎn)品開始陸續(xù)落地
不止于技術(shù)層面,支持千兆級LTE的產(chǎn)品其實已經(jīng)開始來到了我們的身邊。
1、千兆級LTE集成于移動平臺,應(yīng)用于智能移動終端。
高通驍龍835是現(xiàn)在支持千兆級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、VR/AR頭顯設(shè)備、聯(lián)網(wǎng)攝像頭、平板電腦、移動PC等等終端。這些終端運行各種操作系統(tǒng),包括Android、Windows 10。
近期,中國移動終端有限公司和中國移動浙江公司聯(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速率外場測試,下行峰值速率達到700Mbps以上,平均速率680Mbps左右。此次測試采用的,正是搭載驍龍835移動平臺的三星Galaxy S8/S8+。
三星、中興通訊、HTC、索尼以及摩托羅拉都計劃或已經(jīng)發(fā)布支持千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)的手機終端。
2、千兆級LTE應(yīng)用于PC。
驍龍?zhí)幚砥骶邆湟苿佑嬎闾匦?,包括千兆級LTE連接、多媒體、機器學(xué)習(xí)和硬件安全,同時還能支持輕薄、無風(fēng)扇式的設(shè)計以及長電池續(xù)航。
2016年12月8日,高通宣布與微軟合作,將在最新驍龍?zhí)幚砥鞯囊苿佑嬎憬K端上支持 Windows 10,滿足移動、節(jié)能且“始終連接”的蜂窩 PC 終端需求,提供面向云計算的移動性。
目前,華碩、惠普和聯(lián)想成為首批采用驍龍835移動PC平臺開發(fā)移動PC的OEM廠商。通過兼容Windows 10生態(tài)系統(tǒng),驍龍移動PC平臺將支持Windows 10硬件制造商開發(fā)下一代具有時尚形態(tài)的設(shè)備,并通過高達千兆級的LTE連接,實現(xiàn)“始終連接”的體驗。
3、千兆級LTE應(yīng)用于汽車。
2017年1月3日,高通推出搭載X16 LTE的聯(lián)網(wǎng)汽車參考平臺,支持汽車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用短程通信(DSRC)和蜂窩-V2X(Celluar-V2X)。該平臺還包括采用驍龍X16 LTE的模塊參考設(shè)計,可幫助汽車供應(yīng)商加速開發(fā)并縮短商用時間。
采用驍龍X16 LTE的聯(lián)網(wǎng)汽車參考平臺預(yù)計將于今年上半年上市。而高通的汽車解決方案覆蓋車載信息處理、信息娛樂和連接領(lǐng)域,已被超過150款汽車設(shè)計采用。