5G網(wǎng)速要比光纖更快

　　ICCSZ訊 據(jù)外媒刊文稱(chēng)，5G網(wǎng)絡(luò)的下載速度有望達(dá)到1Gbps，隨著技術(shù)日益成熟，最終有望達(dá)到10Gbps。以下為文章全文：

　　每隔10年左右，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)更新?lián)Q代。

　　第一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)大約出現(xiàn)于1980年，當(dāng)時(shí)的便攜式電話需要依賴(lài)模擬技術(shù)。

　　第二代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)1991年出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。

　　到2001年，第三代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)利用更高效的分組交換取代了笨重的舊式電路切換技術(shù)。

　　大約2010年，第四代網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模采用IP技術(shù)，可提供移動(dòng)設(shè)備和寬帶上網(wǎng)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)每次迭代都會(huì)帶來(lái)新的頻帶、更快的速度以及更加強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)流，而非簡(jiǎn)單的語(yǔ)音傳輸。

　　最近，無(wú)線運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始暢想第五代網(wǎng)絡(luò)(5G)將會(huì)什么樣。他們都有一種緊迫感，因?yàn)楣雀韬虵acebook等行業(yè)外的科技巨頭正威脅打亂他們的業(yè)務(wù)。如果移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可以在內(nèi)部達(dá)成共識(shí)，他們希望在2020年左右提供第五代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

　　聽(tīng)起來(lái)，這是個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)。但是未來(lái)數(shù)年將經(jīng)歷無(wú)數(shù)的討價(jià)還價(jià)，政策制定者與標(biāo)準(zhǔn)支撐者將會(huì)游說(shuō)各國(guó)運(yùn)營(yíng)商和電信公司爭(zhēng)取對(duì)各自發(fā)展至關(guān)重要的好處。可是希望正變得更大，與此前的移動(dòng)技術(shù)迭代不同，5G網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)真正的全球標(biāo)準(zhǔn)，即允許游客在世界任何地方使用自己的手機(jī)，無(wú)需在當(dāng)?shù)刭?gòu)買(mǎi)和更換SIM卡。

　　我們期待中的5G什么樣?在現(xiàn)階段，有關(guān)5G網(wǎng)絡(luò)只有少數(shù)幾件事能夠確定。如果它能夠滿(mǎn)足社會(huì)增長(zhǎng)需求，即無(wú)處不在，并可瞬時(shí)連接網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)的“潛伏期(即響應(yīng)時(shí)間)”僅需要1毫秒。今天2種設(shè)備之間通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)通話的響應(yīng)時(shí)間大約是50毫秒，而依然被廣泛使用的3G服務(wù)則需要500毫秒。

　　4G網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在不足夠快，特別是基于云計(jì)算的系統(tǒng)通過(guò)多線程方式向無(wú)人駕駛汽車(chē)發(fā)送緊急指令時(shí)。此外，4G網(wǎng)絡(luò)也不夠好，無(wú)法在電話會(huì)議期間為與會(huì)者提供無(wú)縫翻譯，更別說(shuō)醫(yī)生在實(shí)行遠(yuǎn)程救命手術(shù)時(shí)指揮其手中的手術(shù)刀了。許多實(shí)時(shí)的無(wú)線應(yīng)用最多只能有1毫秒的延遲。

　　另外一個(gè)基本要求是開(kāi)始時(shí)每秒的傳輸數(shù)據(jù)率為1Gbps，隨后每秒傳輸速率應(yīng)加速數(shù)倍。如果移動(dòng)用戶(hù)想要在他們的手機(jī)和平板電腦上觀賞超高清視頻(比如4K和8K)等，他們就需要這樣的速度。

　　今天，基于LTE技術(shù)的4G網(wǎng)絡(luò)每秒鐘可傳輸10到100Mbps數(shù)據(jù)，這主要取決于流量設(shè)置。大多數(shù)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商依然在推銷(xiāo)自己的LTE服務(wù)，而少數(shù)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始安裝最新的LTE-Advanced設(shè)備。這種技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆逯蹈哌_(dá)每秒1Gbps。但在現(xiàn)實(shí)世界中，其傳輸數(shù)據(jù)率約為250Mbps。

　　那么，與最好的4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)將有多大改善呢?具體很難確定。但是有鑒于此前每次網(wǎng)絡(luò)迭代時(shí)都會(huì)以10倍速度提升，5G網(wǎng)絡(luò)的下載速度應(yīng)該有望達(dá)到1Gbps，而隨著技術(shù)日益成熟，最終有望達(dá)到10Gbps。這種無(wú)線比特率甚至已經(jīng)超越了當(dāng)前光纖網(wǎng)絡(luò)的速度，后者目前正被用于支持家庭互聯(lián)網(wǎng)接入和觀看高清電視。

　　相比前一次技術(shù)迭代，載波聚合與MIMO天線兩大技術(shù)給了LTE-A以巨大優(yōu)勢(shì)。這兩種技術(shù)都非全新技術(shù)，但它們都有望在幫助5G網(wǎng)絡(luò)兌現(xiàn)承諾過(guò)程中發(fā)揮重要作用。其中，載波聚合可通過(guò)采集多個(gè)基站的信號(hào)提高下載速度，而非只采用附近最強(qiáng)大的一個(gè)信號(hào)。這些不同的通道往往來(lái)自不同頻譜和不同頻帶，但是經(jīng)過(guò)有效組合后，它們可以形成單一“粗長(zhǎng)管道”，允許以更高的速率傳輸數(shù)據(jù)。LTE-A有多達(dá)5個(gè)分量載波，每個(gè)都可以提供20兆赫寬帶，它們可以聚合成100兆赫寬的單一載波。

　　鑒于全球頻譜資源都處于短缺狀態(tài)，大多數(shù)移動(dòng)電信公司竭盡所能搶購(gòu)頻率。結(jié)果，很少有電信公司的頻譜是連續(xù)的。幸運(yùn)的是，載波聚合不僅允許移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商提高數(shù)據(jù)傳輸率，也允許他們將各自不同的頻譜整合起來(lái)。當(dāng)5G投入應(yīng)用后，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)世界將變得更加擁擠，載波聚合技術(shù)將變得更加重要。

　　MIMO天線也同樣重要。它支持通過(guò)2個(gè)以上的天線傳輸2個(gè)以上的數(shù)據(jù)流，接收天線則可以處理所有到來(lái)的信號(hào)，而并非選擇最強(qiáng)的一個(gè)。這就好比多車(chē)道的高速公路取代了單車(chē)道的鄉(xiāng)村公路。無(wú)論在傳送端還是接收端，今天的MIMO往往都配置3個(gè)或4個(gè)天線。但是如果每一端配置10個(gè)甚至100個(gè)天線會(huì)如何?這將促使下載速度顯著增加，遠(yuǎn)比可用的頻譜更加高效。

　　然而，頻譜未來(lái)依然充滿(mǎn)不確定性。今天的無(wú)線設(shè)備多擁堵在700兆赫到2.6吉赫頻率部分。一旦5G網(wǎng)絡(luò)投入使用，今天4G和3G網(wǎng)絡(luò)占用的大量頻譜將突然閑置起來(lái)。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商還需要為不選擇立刻升級(jí)到最新設(shè)備的數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的訂閱用戶(hù)提供傳統(tǒng)服務(wù)，這可能需要持續(xù)數(shù)年時(shí)間。

　　5G網(wǎng)絡(luò)最明顯的發(fā)展前景是從今天的UHF頻率轉(zhuǎn)移到SHF頻率，后者位于3吉赫到30吉赫之間，甚至轉(zhuǎn)移到30吉赫到300吉赫的EHF頻率。當(dāng)前，這些頻率的使用非常少，只有衛(wèi)星電視、微波中繼鏈路、空中交通管制雷達(dá)、射電天文學(xué)以及業(yè)務(wù)無(wú)線電臺(tái)在使用。

　　在世界大多數(shù)地區(qū)，60吉赫左右的頻率往往被指定為公用。他們實(shí)行新的802.11ad標(biāo)準(zhǔn)，WiFi社區(qū)計(jì)劃利用未經(jīng)授權(quán)的60吉赫頻率提供超超清視頻流。在典型配置中，802.11ad可以傳輸高達(dá)6Gbps的數(shù)據(jù)流。

　　當(dāng)然，這些技術(shù)也同樣存在缺點(diǎn)。第一，這種極端頻率很容易被墻壁甚至移動(dòng)的人所阻。通過(guò)與空氣中的氧分子產(chǎn)生共振，這些頻率也能被大氣吸收，盡管這種吸收效應(yīng)在100多米范圍之外就變得不太明顯?？墒?，70吉赫以上的頻率卻會(huì)在大氣吸收中消失。芬蘭網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施公司諾基亞據(jù)說(shuō)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)短距離70吉赫、115Gbps的傳輸速度。

　　所有這一切都表明，5G需要比當(dāng)前蜂窩基站塔更接近用戶(hù)的基站，這已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。到目前為止，與WiFi調(diào)制解調(diào)器差不多大的微基站(microcell)已經(jīng)被用于建筑內(nèi)部，用于克服不良的移動(dòng)信號(hào)接收。為了滿(mǎn)足5G需求，需要數(shù)以百計(jì)的微蜂窩網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，以填補(bǔ)現(xiàn)有蜂窩基站的缺口。將小型天線盒將其固定在街燈柱和建筑物旁，當(dāng)新的蜂窩基站塔近來(lái)建立起來(lái)時(shí)，很少有人注意到它們。

　　人們很容易認(rèn)為，即使“物聯(lián)網(wǎng)”將數(shù)以十億計(jì)的數(shù)字設(shè)備添加到聊天電波中，5G的技術(shù)基礎(chǔ)將依然能夠提供潛在帶寬，未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將不再需要迭代。的確，許多網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)師認(rèn)為，5G可能終結(jié)更新?lián)Q代的困擾。其后所需要做的一切，就是進(jìn)行進(jìn)化改進(jìn)。這是個(gè)非常棒的想法。但從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，未來(lái)總能找到方法去挫敗最聰明的預(yù)言家。