5G 不僅會(huì)促進(jìn)移動(dòng)通信,還會(huì)通過 DECT-2020 NR 等技術(shù)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)。(
移動(dòng)通信走過了一條以“世代”為標(biāo)志的發(fā)展道路。它形成了一個(gè)有趣的歷史開端,追溯應(yīng)用的“0G”標(biāo)簽用于描述早于蜂窩方法的模擬系統(tǒng)。
20 世紀(jì) 70 年代末和 80 年代初的模擬/數(shù)字技術(shù)讓事情真正開始了。“1G”基于蜂窩移動(dòng)通信,它使用模擬無線電進(jìn)行呼叫,但使用數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行回程?!?G”作為全數(shù)字系統(tǒng)于 1990 年代初問世。在世紀(jì)之交之前,我們看到了“3G”(基于 2.5G 和 2.75G 引入的增強(qiáng)功能)引入了更高的吞吐量以支持智能手機(jī)的出現(xiàn)。3G 的改進(jìn)提高了速度,使其可以處理移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和流媒體視頻。
4G 基于長期演進(jìn) (LTE) 標(biāo)準(zhǔn),于 2009 年在斯堪的納維亞半島推出。此后已在全球大部分地區(qū)部署,是我們今天最熟悉的移動(dòng)技術(shù)。它提供 100Mbps 的最大吞吐量(相比之下 3G 的吞吐量約為 15Mbps),并且可以支持高清視頻、在線游戲和視頻會(huì)議。
接下來是5G。該標(biāo)準(zhǔn)于 2016 年推出,5G 網(wǎng)絡(luò)正在鋪開。它承諾達(dá)到驚人的 32Gbps(下行鏈路)和 13.6Gbps(上行鏈路)的最大速度。一旦全面部署,5G 將直接與支持互聯(lián)網(wǎng)的光纜解決方案展開競爭。與 4G 相比,該技術(shù)還提供更低的延遲、更好的覆蓋范圍和更高的頻譜效率。
所以 5G 就像那時(shí)的 4G,只是更大更好一點(diǎn)。實(shí)際上,遠(yuǎn)非如此。5G 還引入了許多新技術(shù),這些技術(shù)對(duì) Zoom、Netflix 和 TikTok 的用戶幾乎沒有好處,但事實(shí)證明對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至關(guān)重要。
歡迎來到新電臺(tái)
由七個(gè)電信標(biāo)準(zhǔn)制定組織組成的 3GPP 一直在努力確保 5G 不僅是為要求苛刻的消費(fèi)者打造的,而且也是為企業(yè)組織和物聯(lián)網(wǎng)的未來需求打造的。在幕后,工程師們有條不紊地整理了詳細(xì)說明國際移動(dòng)通信 (IMT)-2020 規(guī)范的文檔。IMT-2020 是 5G 的圣經(jīng),詳細(xì)說明了它將如何構(gòu)建以及它將如何滿足消費(fèi)者和行業(yè)的嚴(yán)格需求。該規(guī)范包括: 20Gbps 的初始峰值數(shù)據(jù)速率;100Mbps 的典型用戶數(shù)據(jù)速率;一毫秒的延遲;每平方米10Mbps的“區(qū)域流量容量”,以及每平方公里百萬臺(tái)設(shè)備的連接密度。
這些指南清楚地展示了如何構(gòu)建 5G 網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)高速(針對(duì)消費(fèi)者和商業(yè)應(yīng)用)和高設(shè)備密度(針對(duì)物聯(lián)網(wǎng))的結(jié)合。4G 更面向消費(fèi)者(盡管適當(dāng)修改的網(wǎng)絡(luò)可以支持 NB-IoT 和 LTE-M 等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù))。例如,在考慮傳統(tǒng)設(shè)備密度時(shí),可以理解 5G 挑戰(zhàn)的嚴(yán)重性。東京的平均人口密度超過每平方公里 6,000 人,大多數(shù)人至少擁有一部移動(dòng)設(shè)備。如果他們都想上網(wǎng),本地網(wǎng)絡(luò)還是可以應(yīng)付的。這令人印象深刻,但比計(jì)劃的 5G 設(shè)備密度低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。
IMT-2020 的細(xì)節(jié)中隱藏了 5G 將如何應(yīng)對(duì)消費(fèi)者和物聯(lián)網(wǎng)雙重需求的線索。該文件描述了兩個(gè)要素:用于傳統(tǒng)用戶的 5G LTE 技術(shù)和用于其他用例的新無線電 (NR),包括物聯(lián)網(wǎng)的獨(dú)特需求。工程師將這些元素稱為“無線電接口技術(shù)”(RIT)。
在它們之間,LTE 和 NR RIT 滿足五個(gè)預(yù)期用例的所有技術(shù)性能要求:
室內(nèi)熱點(diǎn)(使用增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶 (eMBB))
密集城市 (eMBB)
農(nóng)村 (eMBB)
城市宏(超可靠低延遲通信 (URLLC)
城市宏觀(大規(guī)模機(jī)器類型通信 (mMTC))
最后兩個(gè),URLLC 和 mMTC(相關(guān)),用例主要支持物聯(lián)網(wǎng)。
LTE 和 NR 在確定用于 IMT 使用的 7.125GHz 以下頻段運(yùn)行,但 NR 也可以使用 24.25GHz 以上的 IMT 頻段。所謂的中上頻段(3.3 至 7.125GHz)是關(guān)鍵的 5G 資源,可為消費(fèi)者和商業(yè)提供令人滿意的吞吐量和范圍。24GHz 以上的“高頻段”支持高設(shè)備密度和極高的吞吐量。
5G,但不是我們所知道的
事實(shí)證明,5G 甚至不一定是蜂窩技術(shù)。隱藏在 IMT-2020 文件中的是對(duì)標(biāo)有“第一個(gè)非蜂窩 5G 標(biāo)準(zhǔn)”-DECT-2020 NR 的參考。它通過為每平方公里一百萬臺(tái)設(shè)備提供支持而上了檔次,雖然不是嚴(yán)格意義上的蜂窩,但它確實(shí)從蜂窩系統(tǒng)中借鑒了很多技術(shù)。
DECT 2020 NR 是一項(xiàng)有趣的技術(shù),它展示了 IMT-2020 在確定 5G 范圍方面的綜合性。該技術(shù)使用全球 1.9 MHz 頻段(對(duì)于 5G 運(yùn)營來說,這是不尋常的,無需許可),并將支持無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和其他類型網(wǎng)絡(luò)上的 mMTC。這些網(wǎng)絡(luò)通常支持具有極高部署密度、高可靠性和低延遲需求的 IoT 應(yīng)用程序,例如工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用程序中的數(shù)千個(gè)緊湊型傳感器/執(zhí)行器。
DECT-2020 NR 與用于 mMTC 的其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相得益彰。例如,當(dāng)支持節(jié)點(diǎn)密度達(dá)到其最大容量時(shí),該技術(shù)可提供 100kbps 吞吐量和低于 10 毫秒延遲的頂級(jí)性能。這非常適合典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
5G 是第一代蜂窩(帶有少量非蜂窩)移動(dòng)技術(shù),從一開始就設(shè)計(jì)為不僅支持傳統(tǒng)移動(dòng)電信,還支持物聯(lián)網(wǎng)等新興無線技術(shù)。6G 已經(jīng)在開發(fā)中,據(jù)說比 5G 快得多,這也許不足為奇。該計(jì)劃是使用 100GHz 到 3THz 的頻率范圍,支持將從消費(fèi)者和物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展到人工智能和完全沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)等新領(lǐng)域。根據(jù)新一代移動(dòng)無線技術(shù)推出的長達(dá)十年的節(jié)拍率,預(yù)計(jì) 2030 年將在商店中看到支持 6G 的智能手機(jī)。
審核編輯黃昊宇
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