5G 和網(wǎng)速需求

本文最早刊登在《網(wǎng)絡(luò)世界》上，作者是 IDG 撰稿人 Brent Dietz。

特斯拉的新款 Roadster 跑車在“Maximum Plaid”速度模式下，0-100 加速只需 1.9 秒。如果您認(rèn)為這個(gè)速度很快，那就去谷歌搜索一下“5G”。

5G 是新一代蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，不僅可以實(shí)現(xiàn) 10 倍的可用頻譜、10 倍的下載速度，還可支持 10 倍的設(shè)備數(shù)量，延遲不到原來(lái)的幾分之一。

5G的確令人印象深刻，但要知道的是：它并非一項(xiàng)全新的技術(shù)。邁向 5G 之路需要依靠4G基礎(chǔ)設(shè)施，而對(duì) 4G 技術(shù)的改進(jìn)（例如載波聚合、小基站、大規(guī)模多路輸入多路輸出 (MIMO) 和波束形成）將可滿足我們對(duì) 5G 速度的需求。

載波聚合

IDC 預(yù)測(cè)，到 2025 年，全球的數(shù)據(jù)總量將增長(zhǎng)至163 ZB，也就是 163 萬(wàn)億千兆字節(jié)。其中大部分為手機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊苿?dòng)數(shù)據(jù)。

隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)需求的增加，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商和制造商面臨著一大難題。在任意給定時(shí)間，可用的無(wú)線電頻譜數(shù)量有限，但卻必須提高容量和數(shù)據(jù)速率才能滿足用戶的需求。關(guān)鍵是要最大限度地挖掘現(xiàn)有射頻頻譜的潛力，因此就出現(xiàn)了載波聚合(CA)。

CA 是一項(xiàng)用于組合多個(gè)載波信號(hào)（或“信道”）的技術(shù)，以提升網(wǎng)絡(luò)性能。作為消費(fèi)者，我們都喜歡 CA，因?yàn)槲覀兌加憛挼却W(wǎng)絡(luò)緩沖。CA 可加速下載和上傳，使得蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠更快速地傳輸更多數(shù)據(jù)。

對(duì)于電腦游戲玩家和 Instagram 用戶而言，這是一件值得高興的事！

CA 已用于組合多個(gè) 4G LTE-Advanced 頻段。隨著我們邁向 5G，蜂窩網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商將試圖合并多達(dá) 5 個(gè)信道，從現(xiàn)有頻譜中挖掘出更多的帶寬。

小基站

連接至手機(jī)信號(hào)塔的蜂窩基站可將信號(hào)跨越河流、穿越叢林發(fā)送至奶奶家的餐廳內(nèi)。由于 5G 是基于 4G 構(gòu)建的，所以運(yùn)營(yíng)商只需升級(jí)這些信號(hào)塔就可以支持更高的 5G 頻率（如 28GHz 和 39GHz）。

但有一點(diǎn)要注意的是，這些毫米波 (mmWave) 頻率無(wú)法穿透墻壁或建筑物。厚厚的墻壁、框架和混凝土將阻攔毫米波信號(hào)，使市區(qū)成為一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)死區(qū)。此外，遠(yuǎn)離基站會(huì)對(duì)電池續(xù)航時(shí)間產(chǎn)生不小影響。

面對(duì)上述情況，小基站能夠發(fā)揮作用：微型基站能夠組成一個(gè)在對(duì)象周圍傳輸信號(hào)的接力隊(duì)，并有助于延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間，在人口稠密地區(qū)（如體育館、機(jī)場(chǎng)和城市中心）提供增強(qiáng)的信號(hào)。小基站還可幫助服務(wù)提供商避免衛(wèi)星天線可能產(chǎn)生的影響，從而免去使用屋頂系統(tǒng)的高昂成本，同時(shí)擴(kuò)大覆蓋范圍。

大規(guī)模 MIMO

我說(shuō)“大規(guī)模”，您說(shuō)“微型天線！”

也許并非如此，除非您是一名熟悉大規(guī)模 MIMO 的 RF 工程師。大規(guī)模 MIMO 是一個(gè)花哨名稱，指在手機(jī)信號(hào)塔上安裝更多天線，以便在無(wú)需增加頻譜的情況下提高網(wǎng)絡(luò)容量。聽起來(lái)似曾相識(shí)？

這里并不是說(shuō)一根或兩根天線。大規(guī)模 MIMO 系統(tǒng)的天線數(shù)量是傳統(tǒng) MIMO 系統(tǒng)的 10 倍，以便同時(shí)連接多部設(shè)備。在今年的世界移動(dòng)通信大會(huì)上，Nokia 和 Sprint 通過在上行和下行鏈路上分別使用 64 根天線的方式展示了大規(guī)模 MIMO 技術(shù)。據(jù)CIO稱，這項(xiàng)技術(shù)可將下載和上傳數(shù)據(jù)容量分別提高 8 倍和 5 倍。

大規(guī)模 MIMO 被認(rèn)為是 5G 的關(guān)鍵技術(shù)。如果不使用這項(xiàng)技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商將無(wú)法滿足下一代網(wǎng)絡(luò)的帶寬和容量需求。微型天線，巨大影響。

波束成形

……但微型天線亦會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾問題。

利用波束成形技術(shù)后，我們就無(wú)需使用傳送器。波束成形技術(shù)可直接將信號(hào)發(fā)送到使用點(diǎn)。許多新型的Wi-Fi路由器使用波束成形來(lái)聚焦信號(hào)，以改進(jìn)信號(hào)強(qiáng)度和范圍。

波束成形同樣可用于基站。利用該技術(shù)，基站天線可聚焦離開信號(hào)塔的數(shù)據(jù)流，從而提高消費(fèi)設(shè)備的速度和可靠性。

所以，無(wú)論您是進(jìn)行視頻聊天，還是在觀看視頻，都應(yīng)該感謝這些 4G 技術(shù)，因?yàn)槭沁@些技術(shù)滿足了您的數(shù)據(jù)速率需求。

哦，請(qǐng)系上安全帶。我們將進(jìn)入 Plaid 模式。

審核編輯黃昊宇