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通信巨頭開那麼多腦洞 只為讓你搞懂5G

作為一個吃瓜群眾而非業內人士,你會發現近兩年的通信或者消費電子行業的展會越來越多的出現了5G的影子,更要命的是,明明這是個類似“2G、3G、4G”一樣的詞,為什麼運營商和通信廠商們開始講些越來越聽不懂卻跟“5G”有關的eMMB、URLLC、NB-IoT、V2X了呢?其實這與5G網路本身太多能有關,想想過去的2G時代你只能用手機打電話發短信,3G/4G只能給手機來上網(當然往後一點還有平板、穿戴等等)——粗略上來說,它們確實只能幹這些事情。 

這麼多新名詞畢竟需要落地,為了給大家講清楚5G之下的細分業務,過去兩年多的展會以及各家的5G試驗階段,也能看到通信巨頭們費盡心思為“5G到底能幹嗎”所做的五花八門的展示。

通信巨頭開了那麼多腦洞 只為給你講清楚5G

5G應包括3大領域和範圍。一是增強型移動寬頻,大幅提高現有移動寬頻性能,如將傳送速率峰值提高至每秒20Gbps,實現極致通訊;二是大連接物聯網,即充分滿足物與物之間的通信需求,使用于智慧城市、環境監測、智慧農業、森林防火需求;三是低時延高可靠通訊,把時延比現在減少90%,至1毫秒,確保通訊在500公里時速下依然流暢,滿足對時延和可靠性具有極高指標要求的領域,如車聯網、工業控制等。

5G應用的3大領域和範圍

最易懂的,自然還是網速更快

既然過去的標準大都跟手機有關,那就先說說(前)5G時代對於手機網路的革新吧;今年2月的MWC中興發佈了一款千兆手機,搭載集成了驍龍X16 LTE數據機的驍龍835移動平臺,通過將載波聚合技術、4 x 4 MIMO天線技術以及256-QAM高階調製技術相結合,可實現比第一代LTE終端快達10倍的下載速度。

中興千兆手機下載速率演示 一直穩定於900Mbps以上

由於5G標準尚未敲定,無論是網路還是設備晶片端都沒有見到什麼正式的演示,所以這裡的“千兆LTE”仍然屬於4G LTE(Long Term Evolution)長期演進的一部分,該叫LTE-Advanced Pro,你把它看做4.5G或者Pre5G都可以;目前國內運營商們推廣的“4G+”已經是演進到LTE-A的階段,速度已經比第一代快一到兩倍。

而千兆LTE目前剛剛由中國移動聯合華為、三星、高通在杭州首次成功完成商用終端外場測試,測試下行峰值速率超過700Mbps(在當前TD-LTE下,千兆級速率測試理論最高速率約730Mbps),平均速率680Mbps左右,是第一代4G終端的7倍左右;目前全球有20家運營商開始部署千兆級LTE網路,所以國內暫時還見不到商用的影子。

波束賦形+波束跟蹤 高速移動也有高速網路

接下來的展示還是與“速率”有關,不過是實打實的5G網路了,而且測試終端從手機變成了不常見的賽車;無論5G有多“多能”,確立標準還是實際應用時速率都是種排在低時延、高可靠性、大連接等的前面。

走在前列的愛立信就進行過多次高速下的5G速率測試,其中一次,它聯合Verizon在一個賽車場四周安裝了四個5G基站,測試設備從我們熟知的手機變成了一輛車頂安裝接收終端的賽車。

賽車顯示的5G下行速率隨著與基站之間的距離而改變,遠離基站時也有1Gbps以上的下行速率,而接近時更是達到了6Gbps以上,而此時車速足足有120多公里/小時。

當年高通確立4G LTE網路性能評測標準的時候就有一條“考慮使用者在高速移動狀態下的4G LTE網路使用”,比如在時速300km/h以上的高鐵能否正常使用資料業務等等。LTE對於此的標準在於保證15km/h及以下速率的移動使用者系統特性最優,而對15~120km/h的移動使用者可提供高性能服務,保持120~350km/h移動使用者的服務,高於350km/h移動用戶不掉網。

終端網速受其移動速度的影響,主要體現在多普勒頻移和頻繁切換上。與傳統基站天線不同,5G天線為終端使用者“定制”信號,採用波束賦形和波束跟蹤技術,波束賦形技術擴展了高頻段無線覆蓋範圍,減輕了無線干擾,更窄的波束可減輕多普勒效應,快速的波束跟蹤技術可克服高速場景下的頻繁切換問題,為指定終端提供不間斷的高速連接。

5G波束就像一個可以靈活調節方向的探照燈,基站和終端天線不斷檢測波束,搜索最強的波束來連接基站和終端,並在波束之間快速切換,以保持始終如一的高速連接。

不過也不要以為這樣以後5G時代坐高鐵就信號滿滿網速刷刷的了,畢竟測試場地裡汽車離基站那麼近,高鐵沿線呢……

當然,“靜止”狀態下的5G網速演示已經無數次出現於各大通信廠商的實驗室了,不過往往只是資料那麼枯燥,而對於實際應用或許可以期待多VR直播。

物聯網用例越來越多,規模遠超想像

“物聯網”在今天已經比較容易理解了,在過去想想你家裡無線聯網的設備可能只有手機、平板、手錶,你家裡無數的電器、城市裡無數的公用設施還與網路絕緣,然而今天物聯網已經初步普及到你解鎖一輛共用單車就需要依靠網路和藍牙來實現。

剛剛過去的MWCS2017除了5G之外大放異彩的當屬物聯網,在愛立信展臺,愛立信與中國聯通、Qualcomm聯合宣佈,在全球範圍首次成功實現基於eMTC(Cat-M1) VoLTE功能的應用演示。在現場,愛立信東北亞總裁柯瑞東演示了在發生火災時,如何利用火警觸發面板進行報警。

當按下報警按鈕,含有eMTC模組的火警觸發面板會把報警資訊以及位置資訊通過eMTC連接到消防中心,進行報警,這樣在消防中心的消防員就會立即與報警人進行VoLTE通話。

eMTC(Cat-M1) 即LTE Category M1,是一種無線技術且擁有高移動性,低成本,廣泛覆蓋,靈活部署和低延遲等優點。 在Cat-M1上加入VoLTE語音支援,能夠確保基於Cat-M1的設備能夠進行語音通話,進一步發揮其價值。同時, 使用CAT-M1 VoLTE,可以説明運營商部署低成本網路,滿足多種移動寬頻和物聯網通信服務需求。

擁有eMTC模組的火災報警面板

除了火災報警出發麵板外,應急通信面板還可以用在城市和高速公路上的緊急援助點、電梯緊急呼救等。有了LTE IoT Cat-M1技術的支援,這些應急通信設備可以轉換為無線連接,實現更加便捷的部署。此外,Cat-M1 VoLTE還可以用於GPS跟蹤裝置。

基於LTE IoT Cat-M1 的GPS跟蹤裝置可以允許即使在偏遠地區的使用者通過資料發送位置資訊並與家人或救援部門建立連接。相比較傳統的技術,應用新技術的設備擁有廣泛的覆蓋範圍、更長的電池壽命等。有了VoLTE功能的支援,在緊急情況下,使用者還可以利用該設備與他人建立緊急語音通訊連結,提高通信效率。

以另一個身份出現的諾基亞將5G用於工業4.0

作為一家經過去的智慧機巨頭而今的通信業巨頭,諾基亞在近年的展會一直是以我們過去不怎麼熟悉的“行業”身份出現。其實丟掉手機業務的諾基亞至今仍是全球第二大移動設備製造商,僅次於愛立信,旗下員工約有10萬人。

作為推動工業4.0的領頭羊之一,諾基亞未來的目標是將5G作為諾基亞研發重點的同時,產品創新要和工廠改造齊頭並進,打造未來工廠,工業4.0包括提升自動化、生產力和資料使用。

諾基亞在今年2月的MWC上重點做了一些具體應用的現場演示,如攜手英特爾聯合演示了高清電視及多人虛擬實境遊戲等5G家庭體驗、攜手中國移動聯合展示了利用獨立5G端到端系統網路技術所交付的電子醫療(eHealth)解決方案、攜手ABB聯合演示了利用5G網路技術的智慧型機器人工作場景等。

GSM協會已經為新興5G標準確定了70種不同的使用情況,其中包括從智慧電錶和觸覺互聯網到虛擬實境等一切在內。毫無疑問,5G將作為基礎技術之一支持各行業的包容性增長並促進就業。未來,這項技術將和印刷機、互聯網、電力、蒸汽機、電報一樣,作為 “通用技術”,支持幾乎所有行業。