5G時(shí)代的基石 詳解千兆級(jí)LTE戰(zhàn)略部署
第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù),外語(yǔ)縮寫:5G。也是4G之后的延伸,正在研究中,網(wǎng)速可達(dá)5M/S - 6M/S .
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?
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。
(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。
(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。
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,即時(shí)使用。