《電子技術(shù)應(yīng)用》
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5G必經(jīng)之路 千兆級LTE產(chǎn)品開始陸續(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IMT-2020(5G)推進(jìn)組以及三大運(yùn)營商的5G商用計(jì)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(yàn)組網(wǎng),,2019年建設(shè)5G網(wǎng),,最快2020年商用5G。嚴(yán)格說,,每一代移動通信技術(shù)要想覆蓋的嚴(yán)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(dá)到光纖級別的1Gbps,與國際電信聯(lián)盟對4G定義的標(biāo)準(zhǔn)一致,業(yè)界稱之為LTE-A,。單從速度來說,,千兆級LTE當(dāng)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(bǔ),。

原因在于,,5G不可能一夜之間部署完整,通常會先從熱點(diǎn)地區(qū)開始部署,,再慢慢擴(kuò)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(bǔ),,這是未來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)界所稱的“光纖級別”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?yàn)橐粋€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(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(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,。簡單的理解就是利用基帶以及射頻技術(shù),,將三個載波進(jìn)行聚合,成為一個更寬的通道,。這是三個技術(shù)中最易實(shí)現(xiàn)最早被采用的,。

以澳洲運(yùn)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(dá)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(shí)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,。

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(2)第二步是高階調(diào)制,通過增強(qiáng)調(diào)制方式讓每個信號搬運(yùn)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,。

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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,在前兩個技術(shù)提升上,,高通將6個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(dá)到千兆級,,足以同時收看37個以上的Netflix 4K視頻節(jié)目了,。

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千兆級LTE支持未來體驗(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景:沉浸式的VR,、云存儲和計(jì)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(yàn)近于在本地實(shí)時讀取的體驗(yàn),。未來,,云盤替代本地存儲將有望實(shí)現(xiàn)。

即時APP的意思是,,未來很有可能會在手機(jī)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(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)即時打開,即時使用,。

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部署千兆級LTE,,高通首當(dāng)其沖

迄今為止,來自18個國家的26家運(yùn)營商已規(guī)劃或試驗(yàn)部署千兆級LTE網(wǎng)絡(luò),,全球有超過37個國家的運(yùn)營商正試驗(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X16 LTE“跨越了無線和有線的邊界”,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),、平板電腦和移動計(jì)算終端,到汽車,、無人機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)終端等的連接平臺。至于消費(fèi)者的體驗(yàn),,就是諸如360度VR內(nèi)容的實(shí)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(shí)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(yàn)中心進(jìn)行了千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)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(dá)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(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(shí)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(jī),、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(yùn)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(dá)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(jì)劃或已經(jīng)發(fā)布支持千兆級LTE網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)終端,。

2、千兆級LTE應(yīng)用于PC,。

驍龍?zhí)幚砥骶邆湟苿佑?jì)算特性,,包括千兆級LTE連接、多媒體,、機(jī)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(jì)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?jì)算終端上支持 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(jì)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(dá)千兆級的LTE連接,,實(shí)現(xiàn)“始終連接”的體驗(yàn),。

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(jì),,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(jì)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(jì)采用。


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