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x912017/06/07
频谱的故事(4) 跨入千兆时代

在《频谱的故事(2) 从模拟到5G》文章中,我们为大家回顾了从模拟通讯到数字通信,从大哥大到5G网络,人类通讯技术演进的方向就是更快、更快、变得更快,在文末已经更是提及,4G发展的末期,最新的调制解调器已经实现突破了1Gbps下行传输的大关,而在通讯领域,千兆就是个里程碑,实现千兆速度意味着可以轻松解决绝大部分带宽问题。千兆局域网,让海量数据远程存储成为可能;千兆宽带让4K HDR视频、VR视频流播变得可行……

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而千兆无线通讯,显然有着更大的吸引力。无论是无线广域网的千兆通讯,还是局域网的千兆通讯,其实都得克服不少困难。我们一个个来看这个Gbps大关在各个网络层级里是如何被突破的。

LTE多载波聚合——4G千兆的起点

在前面的系列文章里我们有提过,无线通信的通道是频段,目前在4G标准下,全球范围内用于4G通讯的频段已经超过了40个,因为各个频段带宽都已经预先指定好,而且不能无限制增加,单个最高频宽20MHz的4G LTE频段,传输速率是远不能达到千兆级1Gbps的,所以实现千兆传输必须通过多载波聚合的方式进行。

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不过这对于高通来说,载波聚合技术不是难点。早在去年,高通的骁龙X16 LTE调制解调器就已经借助载波聚合技术把4个20MHz LTE频段合并成一条高速通道,实现了千兆级1Gbps的最高下行速率;而今年高通X20 LTE调制解调器再接再厉,在骁龙X16 LTE调制解调器的基础上,引入了数项高通的新技术,支持最高达5个20MHz LTE频段下行链路载波聚合,最高传输速率可达1.2Gbps,可确保在实际应用中能实现1Gbps的千兆无线广域网通信。

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在骁龙X20 LTE调制解调器上高通不仅仅只是进行简单的数学加法,更是运用了大量独家的技术。首先,5个载波聚合频段里,3个频段里能做到4×4 MIMO,使传输能更加稳定地保持在较高的速度水平上;其次它是一款支持授权辅助接入(LAA)的LTE-A Pro调制解调器,LAA使得运营商能利用低至10 MHz的授权频谱启动千兆级LTE服务,更是继续扩大了支持频段的范围,让载波聚合和频段的选择分配变得更加灵活,聚合频段组合甚至都超过了1000种。

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在超过1Gbps的极限速度、稳定性和可用性都在骁龙X20 LTE调制解调器身上实现,就标志着千兆级别4G网络正式上路了,也意味着通往5G网络最为重要的一块基石也正式登场。

802.11ac——千兆无线局域网的基础

进入移动时代之后,家中使用无线局域网通讯的设备数量大大增多,相比千兆LAN通常只会有一台台式机使用,千兆无线局域网明显更能照顾到所有人。当今家庭网络出站带宽不断在拓宽,从10Mbps、20Mbps,到数百Mbps乃至1Gbps——然而如果没有千兆级的WIFI网络,再高的出站带宽都无用武之地,对于用户来说吸引力大大降低。

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所以,802.11ac标准正为解决这个问题而来。在5GHz频段下,支持该标准的无线设备可通过3×3 MIMO天线就已经实现1300Mbps的最高传输速率,再到802.11ac Wave 2第二版标准,4×4 MIMO天线更是将极限理论速度推向了1700Mbps。不过很多用户在实际使用中发现,他们很难达到这一极限速度,尤其是在家中设备众多的情况下,这种情况尤为明显。

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所以,在802.11ac Wave 2标准中引入了一个叫MU-MIMO无拥堵Wi-Fi的技术,通过允许路由器同时与多个设备沟通,大幅提升了802.11ac设备的客户端承载能力,改善了家庭网络的资源利用率。高通在这其中也扮演了重要的作用,它的QCA9984方案就扎根在当今绝大部分支持MU-MIMO无拥堵Wi-Fi路由器的主板上。

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而要发挥MU-MIMO无拥堵Wi-Fi的作用,手机平板等终端设备也必须支持MU-MIMO才行,高通在这块也可以全面为用户包办——骁龙移动平台直接整合了支持MU-MIMO 无拥堵Wi-Fi 802.11ac的模块,几乎所有旗舰级8系列的骁龙处理器产品都可做到这一点。

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有了802.11ac不断突破的极速和MU-MIMO无拥堵Wi-Fi多设备协调能力,各路设备在家中也能和谐共享千兆无线网络带来的高速传输体验。

5G与802.11ad——数千兆指日可待

不过我们不能就此满足,LTE千兆、802.11ac都只是刚刚跨越1000Mbps门槛,它们的能力范围是有限的,想要实现数千兆传输,还得靠即将到来的5G通讯标准和已经暂露头角的802.11ad超高频无线局域网。

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5G通讯标准是什么样的?这个问题是需要通讯行业的所有参与者一起共同努力来回答的,人们已经提出了相比现有4G LTE网络时延大大降低、信号覆盖大大增强、信号的功耗同时大大降低。终极目的就是保证多数人都能同时突破1Gbps的传输速度。此外,还有IoT、防灾广播用例也在呼唤5G早些到来。802.11ad则是VR等超短距离应用所伸长脖子等着要的7Gbps超高速传输。

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高通也在尝试给出自己的回答。目前已经他们已经在有了不少技术储备和产品:去年它已经拿出了5G新空口原型系统,运行在6GHz以下频道,采用大规模天线阵列技术,并吸收4G时代原有的技术精华OFDM、波束成形等等,优化非视距场景的表现;缩短距离后,高通也有5G毫米波OTA方案,在数百米内能实现超高数据传输速率,以及28GHz端到端毫米波原型机,甚至还为VIVE VR做出了支持802.11ad标准的60GHz频段32天线阵列。

载波聚合、波束成形,以及MU-MIMO等技术都在我们在突破1Gbps大关里起到了至关重要的作用,在打破千兆级1Gbps桎梏之后,我们要用5G网络来做什么?下一篇频谱故事我们将和大家一起展望一下万物互联的未来。

频谱的故事(1) 从甚低频到太赫兹辐射

频谱的故事(2) 从模拟到5G

频谱的故事(3) 争夺主干道

频谱的故事(5)迎接万物互联时代

全文完
文章来自:爱活网
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评论
真的是没有最丑!只有更丑·····
光叔叔 2020/04/02
还以为Q5也快了,结果是马坎换平台。
带就不 2020/03/19
石研究员真的是……唉……
KALOL 2020/02/13
galaxy z不支持5G,我要死了!!
KALOL 2020/02/12
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