5G的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)授權(quán)頻道、非授權(quán)頻道和授權(quán)頻道介紹

5G時(shí)代的誘惑，猶如隔壁家廚房的氣味，間歇性地飄過，刺激著大家的神經(jīng)。然而對(duì)于工業(yè)而言，這個(gè)氣味的信號(hào)實(shí)在是太微弱了。在2020年以前，5G的大規(guī)模應(yīng)用，大家都不抱希望，沒有設(shè)備制造商會(huì)認(rèn)為5G能夠迅速布置下去。即使是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展神速，6~9月份的標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)期才剛剛起步，下一步建立基站、兼容機(jī)制（將來的華為、中興必須相互兼容），還有很長(zhǎng)時(shí)間。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相對(duì)是區(qū)域網(wǎng)，因此有突破的可能性。然而在4G時(shí)代，大家被高通芯片和標(biāo)準(zhǔn)逼瘋了，而在工業(yè)領(lǐng)域終于找到苦主了。如可以找到可以繞開高通，又不必死等5G時(shí)代，NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)率先出招。

5G時(shí)代的三個(gè)兄弟

5G有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，分別是LTE（授權(quán)頻道）、LTE-U（非授權(quán)頻道）和NB-IoT（授權(quán)頻道）。

什么是LTE

LTE，屬于授權(quán)頻道。這是最大的肥肉，當(dāng)然是電信運(yùn)營商的菜。標(biāo)準(zhǔn)主要是電信運(yùn)營商在做，華為也在推。由于授權(quán)頻道基本是排它的，比如給了電力微波，其他人就不能用了。這個(gè)是運(yùn)營商的壟斷資源，只能通過運(yùn)營商來操作。

我們平時(shí)經(jīng)常聽到“5G”，全稱是“5th generation mobile networks（第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)）”，但它并不是一個(gè)完全和4G、乃至更之前版本通信技術(shù)完全區(qū)隔的一個(gè)產(chǎn)物，而是說明移動(dòng)通信技術(shù)即將再次發(fā)生一次足以用“換代”來概括的性能躍升。

那么LTE-A究竟是什么意思呢？其英文全名為“Long Term EvoluTIon Advanced”，實(shí)際商業(yè)就是此將通信標(biāo)準(zhǔn)從3G導(dǎo)向4G的LTE的進(jìn)階版。相比于之前的LTE技術(shù)，LTE-A發(fā)展出了非授權(quán)判斷、載波聚合、高階MIMO等一系列更加先進(jìn)的通信技術(shù)，可以為用戶帶來更好的移動(dòng)通信體驗(yàn)。

以現(xiàn)在我們?cè)?G所使用的LTE技術(shù)為例，它就跟3G時(shí)代的數(shù)種技術(shù)：HSPA、WCDMA、CDMA-2000、TD-SCDMA，有著分不開的關(guān)系。LTE-A跟5G同樣也是如此，更準(zhǔn)確地說——LTE-A實(shí)際將會(huì)成為5G的一部分。

作為移動(dòng)通信技術(shù)即將進(jìn)入的下一個(gè)階段的標(biāo)志，5G的核心改變有3點(diǎn)：更快的速度、同時(shí)容納更多用戶的能力、更低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間延遲。

聽起來很“老生常談”，但如果從應(yīng)用場(chǎng)景角度來看，你或許更能理解5G的重要性。它不再僅限于手機(jī)、平板這一類傳統(tǒng)的移動(dòng)通訊設(shè)備，而是要滲透到物聯(lián)網(wǎng)及各種行業(yè)領(lǐng)域， 有效滿足工業(yè)、醫(yī)療、交通等垂直行業(yè)的業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)真正的“萬物互聯(lián)”。

總而言之，未來使用者所感受到的網(wǎng)絡(luò)，將不再有有線、無線之分，5G就是網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)就是5G。

所以如果從移動(dòng)通信對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)影響的角度來看，5G有望使移動(dòng)通信技術(shù)成為一種新的“通用性基礎(chǔ)技術(shù)”。

5G背后繼續(xù)“發(fā)光發(fā)熱”的LTE-A

要成為全新的“通用性基礎(chǔ)技術(shù)”，5G自身也需要大量的改變，其中相當(dāng)關(guān)鍵的就是5G新空口技術(shù)。后者的核心組成是一種基于正交分頻多工(OFDM)的新無線標(biāo)準(zhǔn)，能夠使用1GHz~100GHz無線電頻率進(jìn)行通信。相比之下，目前使用的LTE/LTE-A技術(shù)的通信無線電頻率范圍為1GHz~6GHz。

兩者無線電頻率范圍相差如此之大，與應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)定有直接關(guān)系。通過添加全新的6GHz~100GHz毫米波段頻率，5G能夠擁有更高的理論傳輸速度，同時(shí)擁有寬度更大的通信頻段、進(jìn)而擁有更大的用戶容量。

LTE-A對(duì)于5G時(shí)代來說是“關(guān)鍵的”

但這種變化同樣有“代價(jià)”：即便有Massive MIMO這樣的新技術(shù)去提高頻段效率，但新添加的毫米波波段的其信號(hào)覆蓋范圍十分有限。根據(jù)部分學(xué)術(shù)性的研究，其覆蓋半徑僅能達(dá)到200m左右，而目前4G主要使用的2.6GHz的覆蓋半徑實(shí)際上能夠達(dá)到2000m左右，這也就意味著如果真的要完全用毫米波段來覆蓋未來的5G網(wǎng)絡(luò)，所需要的基站數(shù)量將會(huì)達(dá)到驚人的100倍。

所以在3GPP R15的規(guī)劃中，給出的5G組網(wǎng)方式其實(shí)有4種，其中3種中LTE基站都將扮演重要的角色。更重要的是，LTE并不會(huì)因?yàn)?G的來臨而止步不前，它自身的“升級(jí)打怪”同樣還在繼續(xù)。

高通驍龍X20 Modem調(diào)制解調(diào)器，LTE再升級(jí)

那么作為4G中堅(jiān)技術(shù)，LTE又應(yīng)該往哪個(gè)方向進(jìn)行升級(jí)呢？前不久，高通就在其一年一度的高通驍龍技術(shù)峰會(huì)上給出了自己的答案：提速。這一點(diǎn)集中體現(xiàn)在高通這次發(fā)布的下一代手機(jī)移動(dòng)平臺(tái)驍龍845身上，它就搭載了目前高通最新一代的商用化基帶調(diào)制解調(diào)器——驍龍X20 Modem。

驍龍X20 Modem實(shí)際上也是高通的第二代千兆級(jí)LTE調(diào)制解調(diào)器，官方對(duì)雷鋒網(wǎng)表示，它是“迄今為止支持最先進(jìn)無線特性組合的LTE調(diào)制解調(diào)器”。

雖然只是基于現(xiàn)有的LTE技術(shù)和頻段，驍龍X20 Modem目前已經(jīng)能夠穩(wěn)定地維持1.2Gbps的下行網(wǎng)絡(luò)速度。

因?yàn)轵旪圶20 Modem最多能夠支持5個(gè)載波，同時(shí)在4x4 MIMO技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)12通道同時(shí)工作，從而實(shí)現(xiàn)LTE Category 18下載速度。同時(shí)因?yàn)槿碌念l譜使用靈活組合，驍龍X20 Modem只需要10MHz許可頻譜就能實(shí)現(xiàn)千兆級(jí)LTE，這大大降低了運(yùn)營商的門檻。

在本次驍龍技術(shù)峰會(huì)上，高通技術(shù)人員向雷鋒網(wǎng)表示：“因?yàn)榇蟛糠诌€是基于現(xiàn)有LTE技術(shù)，所以目前已經(jīng)有27個(gè)國家的45個(gè)運(yùn)營商，已經(jīng)或者即將對(duì)自己的LTE網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，進(jìn)而支持全新速度的LTE網(wǎng)絡(luò)?！?/p>

從LTE到5G再到未來，都有高通的身影

LTE技術(shù)的進(jìn)展，同樣也在為未來5G時(shí)代通信技術(shù)的進(jìn)展鋪路。以本次實(shí)現(xiàn)1.2Gbps下行速度的驍龍X20為例，其全新的5載波、12信道靈活工作方式未來同樣可以作用于5G modem之上。

什么是LTE-U

LTE-U（unlicensed）非授權(quán)頻道，注意這可是大家最熟悉的WiFi殺手。WiFi的路由器，一般只有30~50米；一般路由器到了100米，就只有信號(hào)，不能通訊了。而LET-U可以達(dá)到300~500米（類似3G時(shí)代曾經(jīng)推過的“城域網(wǎng)”）。ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療）這三個(gè)領(lǐng)域可以隨便用，主要頻段包括從5K、13.56M一直到2.4G和5.8G等多個(gè)頻段。

為什么需要LTE-U

標(biāo)準(zhǔn)的LTE技術(shù)只能部署在授權(quán)頻譜，不能直接部署在非授權(quán)頻譜。隨著LTE技術(shù)和應(yīng)用的逐步成熟，授權(quán)頻譜中的數(shù)據(jù)流量越來越飽和，有必要考慮將流量從授權(quán)頻譜分流一部分到非授權(quán)頻譜。經(jīng)過運(yùn)營商、設(shè)備商和芯片廠商等的共同努力，目前可以將LTE流量分流到非授權(quán)頻譜的主流技術(shù)是：LTE-U、LAA（Licensed Assisted Access）、LWA和MulteFire。

圖 聚合授權(quán)頻譜和非授權(quán)頻譜的主流技術(shù)

2 LTE-U的優(yōu)勢(shì)

最先開發(fā)出來的是LTE-U技術(shù)，LTE-U的全稱是LTE in Unlicensed spectrum，即非授權(quán)頻譜上的LTE。該技術(shù)將LTE部署到非授權(quán)頻譜，并采用標(biāo)準(zhǔn)LTE空口協(xié)議完成通信。

采用LTE-U技術(shù)，就可以利用集中調(diào)度、干擾協(xié)調(diào)、HARQ重傳、CA載波聚合等技術(shù)，可以獲得更好的魯棒性和頻譜效率，提供更大的覆蓋范圍和更好的用戶體驗(yàn)。LTE-U可以將授權(quán)頻段作為主載波，終端跟基站可以在授權(quán)頻段上建立無線資源控制連接，通過載波感知獲取當(dāng)前空閑的非授權(quán)頻段資源，實(shí)現(xiàn)授權(quán)頻段和非授權(quán)頻段的載波聚合，從而有效提升系統(tǒng)的性能和吞吐量，解決室內(nèi)數(shù)據(jù)流量的增長(zhǎng)需求和頻譜匱乏問題。

LTE-U和LTE/LTE-A的差別只是工作在不同的頻段，可以使用現(xiàn)有的LTE部署，不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)，只需要對(duì)基站進(jìn)行升級(jí)，可以極大降低運(yùn)營商的投資成本。因?yàn)閷?duì)于運(yùn)營商來說，在未授權(quán)的頻譜上部署LTE，就可以在無需耗費(fèi)數(shù)十億美元競(jìng)購授權(quán)頻譜的情況下增加網(wǎng)絡(luò)容量。另外，容量的增加、更流暢的管理，為用戶提供的更好體驗(yàn)，也可以為運(yùn)營商在增加服務(wù)收入和降低客戶流失率兩方面帶來經(jīng)濟(jì)利益。