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5G必经之路 千兆级LTE产品开始陆续落地

导读: 尽管5G已被提上日程,但这依然不影响一个既定事实:5G商用到形成气候,还需要3-5年——根据工信部、3GPP、中国IMT-2020(5G)推进组以及三大运营商的5G商用计划显示,2017年中国将展开5G网络第二阶段测试,2018年大规模试验组网,2019年建设5G网,最快2020年商用5G。

尽管5G已被提上日程,但这依然不影响一个既定事实:5G商用到形成气候,还需要3-5年——根据工信部、3GPP、中国IMT-2020(5G)推进组以及三大运营商的5G商用计划显示,2017年中国将展开5G网络第二阶段测试,2018年大规模试验组网,2019年建设5G网,最快2020年商用5G。严格说,每一代移动通信技术要想覆盖的严丝合缝,必须经历一个过渡期,而5G的必经之路,就是千兆级LTE。

先于5G时代的千兆级LTE

千兆级LTE的理论速度可以达到光纤级别的1Gbps,与国际电信联盟对4G定义的标准一致,业界称之为LTE-A。单从速度来说,千兆级LTE当然没法和数千兆级的5G相提并论,不过,前者是在为5G铺路,未来5G的技术很多都是从4G演化而来,两者会长期共存和互补。

原因在于,5G不可能一夜之间部署完整,通常会先从热点地区开始部署,再慢慢扩展。在5G的整个时间表中,4G还会继续发展,LTE、LTE-A、LTE-A Pro会和5G长期共存和互补,这是未来5G全球标准商业化的步骤。这也是为什么到现在,一个多模的手机里,2G、3G、4G频段都在协同工作。

那么,业界所称的“光纤级别”的速率,甚至高于家庭光纤速率是怎么炼成的?

这就要从LTE技术的起点说起,它得具备这几个特性:

LTE最入门级的考虑就是有一个20MHz带宽的载波(以前GSM时代是200KHz,WCDMA和HSPA+时代是5MHz),在这个基础上,LTE的调制方式也比2G和3G有了一个升级,因为一个信道的宽度、容量和数据率、单位时间传输的数据呈正比。此载波基础上,下行初始的调制方式是64-QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交振幅调制——可以视为一种信号调制方式,每个信号可以传6个bit),且至少部署2x2MIMO(指的是在接收端要有两个天线,有两个接收的射频通路,可以理解成有两个数据流)。这种配置下,一个数据流可以传75Mbps,由于至少有两个数据流,所以实际就是75×2=150Mbps。

以上速率已经是几年前的LTE,而LTE基本每年都在发展,整个生态系统同样在发展。

每一代通信技术的原理都大同小异,每一代移动通信的升级,载波带宽都在持续提升,而千兆级LTE之所以能达到第一代LTE十倍的速度,是因为多种技术的加持,包括:载波聚合、更复杂的高阶调制、更高阶的MIMO。

(1)第一步,载波聚合,增加信道数量。简单的理解就是利用基带以及射频技术,将三个载波进行聚合,成为一个更宽的通道。这是三个技术中最易实现最早被采用的。

以澳洲运营商Telstra举例。Telstra有三个授权频段,每个频段都是20MHz,它可以通过射频和基带技术,把这三个载波、三个频段聚合起来,变成一个更宽的信道=3×20MHz,以达到更高的传输速度=60MHz。由于每个载波可以传输2个数据流,三载波条件下一共有6个数据流,一个数据流是64-QAM,速度是75Mbps,所以三载波聚合可以得到450Mbps。这就是实现千兆级的技术之一,通过三个载波聚合将速度提升到450Mbps。

5G必经之路 千兆级LTE产品开始陆续落地

(2)第二步是高阶调制,通过增强调制方式让每个信号搬运更多的数据。

简单来说,最初使用的64-QAM承载了6个bit仅支持75Mbps的速率,现在,高通将其升级到256-QAM,比原来提升了33%,每个可以支持100Mbps。再次经过三载波聚合,结果就是6×100Mbps,在两个技术叠加的情况下可以将速率从450Mbps 提升到 600Mbps。这个数字足以让我们兴奋了。

5G必经之路 千兆级LTE产品开始陆续落地

(3)第三步是在终端上部署更高阶的MIMO,更多的天线,更多的收发链路,从而支持更多的数据流。

再次以Telstra的部署为例,在前两个技术提升上,高通将6个信息流以载波聚合达到了600Mbps,而使用4×4MIMO技术之后,一个载波上的数据流数量从2个变成4个,这种部署下的三载波(其中两个载波有4x4MIMO,一个载波是2x2MIMO),就可以有10个信息流,将速率提升到10×100Mbps=1000Mbps。由此,LTE的速率达到千兆级,足以同时收看37个以上的Netflix 4K视频节目了。

5G必经之路 千兆级LTE产品开始陆续落地

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