5G強勢來襲：創(chuàng)建萬物連接架構(gòu)

導(dǎo)讀：無線通信技術(shù)大約每十年出現(xiàn)一次飛躍，每一代都從根本上改變了世界。對于下一代5G通信技術(shù)，業(yè)界比較一致的目標是在2020年實現(xiàn)商用部署。2015年，5G技術(shù)全球發(fā)展進入到技術(shù)研發(fā)和標準化準備的關(guān)鍵時期，ITU已完成第五代移動通信定名、愿景及時間表等關(guān)鍵內(nèi)容，并于今年啟動5G標準前研究。

5G是否能為人類社會帶來革命性創(chuàng)新，業(yè)界人士怎么看?日前，未來5G信息通信技術(shù)國際研討會在京召開，Qualcomm工程副總裁Durga Malladi表示，Qualcomm自2006年開始對5G進行前瞻性研發(fā)，并與業(yè)界合作推動5G標準進程并參與重要的5G演示和測試等。Qualcomm對5G的愿景堪稱宏大，遠不止著眼于更快的峰值速率，更期望將其打造為一個功能更強大的統(tǒng)一平臺，以連接新的行業(yè)和設(shè)備，催生新的服務(wù)，帶來新的用戶體驗。這是一種新形態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，具有極強的可擴展性和自適應(yīng)性，以支持千差萬別的用例和需求。比起前幾代網(wǎng)絡(luò)，5G將發(fā)揮更大的作用——創(chuàng)建萬物連接架構(gòu)。

5G引領(lǐng)工業(yè)進化

長期以來，我們總是喜歡做各種各樣的預(yù)測。關(guān)于5G發(fā)展的前瞻，也許我們再用狹義的“用戶數(shù)”做預(yù)測已經(jīng)不合時宜。未來，5G的“用戶”將更加廣泛——未來的家居、汽車、機器人、無人機、機床、屠宰生產(chǎn)線、農(nóng)業(yè)基地、高速鐵路、城市等——幾乎所有的一切都將聯(lián)網(wǎng)。有專家稱，到2030年，移動互聯(lián)網(wǎng)將使所有行業(yè)實現(xiàn)智能化，并取代傳統(tǒng)的機械和機電一體化產(chǎn)品;而之前也有分析公司數(shù)據(jù)顯示，到2020年聯(lián)網(wǎng)“廣義”終端數(shù)量將達到250億-500億部。從這個角度，5G將有可能顛覆普通民眾對工業(yè)的傳統(tǒng)看法——未來的工業(yè)或者制造業(yè)將以移動互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、軟件、機動性和云計算為主要驅(qū)動力。

除了預(yù)測，我們還可以回顧一下萬物連接或者物聯(lián)網(wǎng)概念的發(fā)展歷程。目前一個普遍的看法是，美國國家科學(xué)基金會(NSF)于2006年提出的“信息物理融合系統(tǒng)”(Cyber-Physical Systems)是較早的“物聯(lián)網(wǎng)”概念之一。這個系統(tǒng)后來成為美國國家科研核心課題。課題研究者認為，該系統(tǒng)需要新的架構(gòu)進行支撐。此次研討會期間，Qualcomm工程副總裁Durga Malladi明確指出，5G將引領(lǐng)業(yè)界創(chuàng)建新的萬物連接架構(gòu)，從“人際通信”拓展至幾乎隨時隨地連接萬物，從最大限的數(shù)據(jù)服務(wù)拓展至諸如超可靠控制的新型服務(wù)，從“終端即端點”概念發(fā)展到全新的智能連接和交互模式，從各種不同網(wǎng)絡(luò)共存發(fā)展到接入、頻譜類型和服務(wù)的融合。

他還表示，未來的5G網(wǎng)絡(luò)將會為計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源以及連接提供一個一體化的分布式平臺。而這一平臺的主要進步是可以提供更低、甚至是毫秒級的延遲，以及更低的成本和更高的能效。自動駕駛汽車、遠程醫(yī)療這樣的實際應(yīng)用都將受益于更低的延遲和更高的可靠性。此外，5G技術(shù)不僅能夠提供豐富的移動體驗，如超高清視頻會議和虛擬現(xiàn)實直播，還能夠助力車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能家居和可穿戴設(shè)備的發(fā)展和普及。

總括地說，以4G LTE開始的變化為基礎(chǔ)，5G將滿足顯著增加的連接需求，該技術(shù)將連接全新行業(yè)和全新終端，支持全新服務(wù)，且打造全新用戶體驗，并將借助高效低成本的通信優(yōu)化，以實現(xiàn)隨時隨地連接萬物。

打造功能強大的統(tǒng)一5G平臺

毫無疑問，未來的萬物連接將由5G技術(shù)引領(lǐng)實現(xiàn)。那么，5G將如何實現(xiàn)這一宏偉目標?需要哪些技術(shù)突破，才能滿足5G愿景中各種極富變化的使用情境?

日前，Qualcomm公布了正與業(yè)界合作開發(fā)的多項技術(shù)創(chuàng)新。這些創(chuàng)新技術(shù)將推動建立功能更強大的統(tǒng)一5G平臺。觀察Qualcomm的最新技術(shù)，其主要涵蓋以下幾方面內(nèi)容：其一，設(shè)計基于優(yōu)化OFDM波形的統(tǒng)一空口，以及具有靈活框架的多址接入，可從低頻頻段擴展至毫米波、從宏站部署擴展至本地?zé)狳c，并從開發(fā)之初便支持授權(quán)、非授權(quán)和共享授權(quán)頻段;其二，其全新5G多連接技術(shù)可支持跨5G、4G LTE和Wi-Fi技術(shù)的并發(fā)連接和聚合，其多址接入的5G核心網(wǎng)絡(luò)可確保移動運營商在未來仍可繼續(xù)得益于當前投入建設(shè)成果;其三，Qualcomm定義了一個靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使5G網(wǎng)絡(luò)運營商與OTT服務(wù)供應(yīng)商能夠快速高效打造定制化服務(wù)，滿足極富變化的5G用例，完成從低成本熱點到廣域移動部署的擴展。

此外，Qualcomm 還于近日成功演示5G毫米波(mmWave)設(shè)計。毫米波頻段(如28GHz)不但能帶來足以支持數(shù)千兆比特每秒(Gbps)數(shù)據(jù)傳輸速率的帶寬，還可提供利用極密的空間復(fù)用度以增加容量的機會。而這些機會并非是新出現(xiàn)的——毫米波頻率目前已經(jīng)被運用在了一些應(yīng)用中，比如通過在60GHz頻譜運行的802.11ad Wi-Fi進行室內(nèi)高分辨率視頻傳輸。然而在以前，由于傳輸損耗較高，且易受建筑、人、植物，甚至是雨滴的阻礙影響，這些較高頻率范圍對室內(nèi)/外移動寬帶應(yīng)用來說還不夠穩(wěn)定強大。覆蓋率不足，缺乏移動性支持(尤其是在非視距環(huán)境下)，這些問題使毫米波在移動寬帶上的應(yīng)用一直不太可行。

2015年11月17日Qualcomm 在圣迭戈進行的28GHz 5G系統(tǒng)現(xiàn)場展示

Qualcomm 的工程師們展示了以28GHz頻段運行的TDD同步系統(tǒng)。現(xiàn)場演示展示了智能波束形成和波束跟蹤技術(shù)。通過這一技術(shù)，即便設(shè)備被移動、射頻信道條件發(fā)生變化，也能夠得到相對穩(wěn)定的信噪比(SNR)。演示圖形用戶界面(GUI)清楚展示了系統(tǒng)隨著環(huán)境改變在波束類型(上行和下行)之間的切換。工程師透露，在其他測量中，系統(tǒng)測量的視距(LOS)覆蓋約為350米，而在曼哈頓進行的戶外密集型城市的模擬測量，得到的結(jié)果是約150米的非視距(NLOS)覆蓋。也就是說，此次現(xiàn)場演示是毫米波“移動化”邁出的一大步。

前5G時代，我們還能做些什么?

在未來5G信息通信技術(shù)國際研討會期間，各廠商還展示了4G到5G過渡期間的技術(shù)。Qualcomm表示，4G LTE、LTE-Advanced和Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展也正在進行中，其致力于開拓載波聚合、非授權(quán)頻段的LTE(包括LTE-U、LAA和MuLTEfire)、LTE/Wi-Fi鏈路聚合、LTE D2D/V2X、窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)和Wi-Fi 802.11ac/ad/ax等新技術(shù)，擴展其性能，以支持大量面向5G愿景的使用場景。

以Qualcomm展示的LTE Direct技術(shù)為例，這是一種用于鄰近探索的終端直通的創(chuàng)新技術(shù)，采用LTE Direct的應(yīng)用程序可以讓用戶隨時、輕松且私密地獲知周圍實時情況，從而改變?nèi)藗冮_展社交、獲取折扣信息以及與他人和事物互動的方式。通俗地講，這是一項讓你不靠運氣就發(fā)現(xiàn)周圍“價值”的技術(shù)。

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，稍早前Qualcomm還推出了最新的LTE調(diào)制解調(diào)器MDM9207-1和MDM9206，可為物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)日益增多的終端和系統(tǒng)提供可靠的、優(yōu)化的蜂窩連接。MDM9207-1專為智能儀表、安保、資產(chǎn)追蹤、可穿戴設(shè)備、銷售網(wǎng)點和工業(yè)自動化等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所設(shè)計，其中許多應(yīng)用都需要極其可靠且節(jié)能的云服務(wù)連接。它可提供LTE Cat 1連接，具有功率與吞吐量優(yōu)化，及其他可定制特性。MDM9206將使終端制造商能支持成本優(yōu)化的解決方案，并作為Cat-M(eMTC)和窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IOT)的組成提供增強的超低功耗和擴展范圍，還能夠利用窄帶調(diào)制解調(diào)器更高效地服務(wù)低數(shù)據(jù)速率物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。