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導讀:如果說4G改變了生活,那么5G將改變社會。不過,在其大展身手之前,我們不妨先來了解一些它背后的技術。
峰值理論傳輸速度可達每秒數十Gb,比4G網絡的傳輸速度快數百倍,整部超高清畫質電影可在1秒之內下載完成――這是業內對于5G最直觀的描述。5G的意義當然不局限于網速更快、體驗更優,其高可靠、低時延、廣覆蓋的特性也賦予了它連接新行業、催生新服務的使命。如果說4G改變了生活,那么5G將改變社會。不過,在其大展身手之前,我們不妨先來了解一些它背后的技術。
在5G即將到來的當下,手機仍舊是最重要的終端形態。如果把網絡看做高速公路,那么手機就應該是行駛在路上的汽車,兩者相輔相成。于車于路,數百家企業耕耘在無線通信領域為推進5G商用做著貢獻,高通就是其中之一,而其提供的產品則是很多終端廠商研發生產5G手機的基礎。
5G射頻的小身材大智慧
在2018高通4G/5G峰會期間,高通宣布推出面向智能手機和其他類型移動終端的高通QTM052毫米波天線模組系列的最“小” 新產品——全集成5G新空口(5G NR)毫米波(mmWave)模組。這款最新推出的毫米波天線模組,比他們于今年7月發布的首批QTM052毫米波天線模組在尺寸上小了25%。
QTM052毫米波天線模組到底有多重要?它是全球首款面向智能手機和其他移動終端的全集成5G新空口(5G NR)毫米波及6GHz以下射頻模組。高通QTM052毫米波天線模組系列和高通QPM56xx 6GHz以下射頻模組系列可與高通驍龍?X50 5G調制解調器配合,共同提供從調制解調器到天線(modem-to-antenna)且跨頻段的多項功能,并支持緊湊封裝尺寸以適合于移動終端集成。消費者有望在2019年第二季度就可以用上5G手機。
由于面臨諸多技術和設計挑戰,很多人都認為毫米波在移動終端和網絡中的應用是不切實際且不可實現的。首先,毫米波能量發散比較快,容易衰弱,無法傳播到很遠;其次,毫米波頻譜容易被樓宇、人體等阻擋、反射和折射;第三,毫米波受限于很多空間因素,衰減非常快。不過,高通將波束成形、波束導向和波束追蹤技術應用到產品中,顯著改善了毫米波信號的覆蓋范圍及可靠性。
波束成形是不可或缺的幕后功臣,高通的毫米波天線模組不再使用全向發射,而是選擇定向發射。把能量聚集在一個波束,從而使得能量能夠傳輸得更遠,以提高覆蓋。高通利用多個天線形成相控天線陣列,天線之間的信號經過互相干涉影響,能把信號能量集中在一個方向發射出去。
形成波束后又出現了其它問題,如果只有一個波束,波束的方向又不變,一旦手機的位置有變動,信號就無法傳到基站。因此,波束必須要通過波束導向技術不斷調整,指向傳輸對象的方向。同時,手機持有者的位置不斷移動,基站相對于人的位置也在變,這就需要波束追蹤技術來時刻追蹤天線移動的位置,并讓波束做出相應的調整。
因此,我們需要毫米波天線產品既能支持形成波束,又能控制波束的方向,還能追蹤接收方位置的變化,讓波束一直保持在****的傳輸位置上。這更要求整個射頻鏈路上從調制解調器到收發器、放大器再到天線的所有器件都能更智能地協同工作。而高通推出的QTM052毫米波天線模組,與驍龍X50 5G調制解調器協同工作并形成完整系統,應對了毫米波帶來的巨大挑戰。
“預計全球多個地區都將在2019年實現5G部署。今天,5G已經不僅只是技術演示,它即將成為現實。北美地區即將利用6GHz以下和毫米波頻譜實現5G部署。在歐洲,6GHz以下頻段也將被利用,同時,運營商、基礎設備廠商和手機廠商也正考慮在歐洲利用毫米波頻段支持5G。日本和韓國也將利用6GHz以下和毫米波兩種頻段,澳大利亞和中國等國家則將采用6GHz以下頻段。同時,毫米波正在中國取得快速發展,我們已經看到了運營商的決心。5G在全球范圍內正逐步實現規模部署。我們也很高興看到,消費者將能夠在2019年購買到多款支持5G技術的智能手機。”高通總裁克里斯蒂安諾·阿蒙說。
高通總裁克里斯蒂安諾·阿蒙
始終連接的PC
自從有了數據通信后,有關“殺手應用”的話題就沒有停止過,5G商用之前,這樣的討論一直都在。對此,高通工程技術高級副總裁、4G/5G業務總經理馬德嘉給出了他的理解。“近幾年有這樣一個趨勢,人們不再需要將數據保存到筆記本電腦上,而是將數據存儲到云端。隨著2019年5G網絡的部署,這樣的需求會進一步擴大。更多用戶將期待他們的PC始終與云端連接,他們可以隨時隨地從云端獲取服務和數據,其中,可提供低時延和高數據吞吐量的5G網絡將發揮關鍵作用,‘始終連接、始終在線的PC’就是典型的用例。我們認為這一類用例也將在2019年出現。 ”
腦補一個場景:當你正在上傳或下載一個重要文件時接到了一個電話,你不得不夾著筆記本電腦飛奔出家門,正在傳輸的文件也因為離開了Wi-Fi網絡而斷掉連接,于你來講,是又著急又無奈,這時候,你一定希望自己的筆記本電腦可以隨時連網、隨時在線、隨時可用。其實,這樣的產品不用等到5G時代,已經有很多運營商開始為PC用戶提供這種“始終連接”的服務。
2016年12月8日,微軟在深圳召開的WinHEC大會上宣布,將高通驍龍納入到新的芯片合作伙伴當中。當月,在高通舉辦的第二屆驍龍技術峰會上,華碩和惠普分別發布了其首款驍龍平臺Windows設備——華碩NovaGo超輕薄二合一筆記本電腦和可拆卸式惠普ENVY x2筆記本電腦。在今年一月的美國CES上,冠以“始終在線 始終連接”的PC正式亮相,二合一可拆卸的Miix 630采用了驍龍835移動PC平臺和Windows 10S,可實現簡潔的體驗。
“高通已經與微軟進行了深入合作,推動這一嶄新PC品類的發展。用戶的PC體驗正在被重新定義,雙方將很多智能手機的使用習慣帶到了PC當中,如全天甚至多天的電池續航、即開即用、可始終與云端保持連接等。這將是PC行業的一個全新起點,那就是未來通過5G支持的始終連接的PC,高通正為PC行業的這一轉型做好準備。”克里斯蒂安諾·阿蒙說。
首先來了解一下高通和微軟如何一起合作,他們最先需要解決的是消費者在使用筆記本電腦和二合一PC時的一大痛點:電池續航能力。根據調查,電池續航是目前個人電腦的首要痛點。事實上,當消費者被問及如果讓他們自己組裝一臺設備,他們想讓這臺設備擁有什么特性,超過50%的受訪者想要至少20小時的電池續航,而近80%的受訪者想要至少16小時的電池續航。而在市面上大部分設備宣稱能達到10小時以上的電池續航,顯然,現實和承諾之間有差距。
通過驍龍移動PC平臺,這類新型的二合一PC實現了超過一整天的電池續航。從概念開始,驍龍平臺就旨在帶來擁有極致功耗、能夠一整天續航的小型便攜設備。為了這一使命,驍龍835移動平臺在設計時優化了能量消耗以及八核心架構的性能,從而使消費者受益于電池續航。這是通過集成所有技術在一塊芯片上實現的(CPU、GPU、DSP等等),利用低功耗架構,并縮小芯片體積——其晶體管只有10nm。 這一低功耗平臺帶來的好處不只是電池續航能力,因為其低功耗的特性,發熱也很低。OEM廠商終于可以拋開復雜且產生噪音的冷卻風扇。
有了像智能手機一樣的電池續航,用戶的個人電腦無需關機。它可以始終開啟,像你的智能手機一樣,通過云同步數據。歸功于一種新的低功耗狀態“連接待機”,電腦可以根據你的位置接入4G LTE或Wi-Fi,與云端服務器連接,推送通知,隨時隨地對用戶的要求做出回應。
據克里斯蒂安諾·阿蒙介紹,在過去6個月中,已有5款基于驍龍835和驍龍850平臺的產品陸續上市,包括兩款搭載驍龍850移動計算平臺的PC產品——聯想Yoga C630和三星Galaxy Book2。可以想見,整個市場正轉向始終連接的PC。隨著5G網絡的部署,5G將成為主要的寬帶連接和無線架構,連接所有計算終端。未來還將有更多基于驍龍平臺的始終連接PC產品推出市場。”
同時,始終連接的PC也得到了更多網絡服務商的支持。Sprint、中國電信、TIM和EE等運營商正在推出免費或無限量數據流量服務,中華電信、德國電信、Telefonica等運營商也在提供與始終連接PC綁定的數據服務。“此外,高通還與京東、亞馬遜、Sprint在線商店等有深入合作。未來,將有更多運營商有望加入到始終連接PC的生態系統中來,因為大家清楚,當5G技術變得更加成熟時,PC的未來將走向何方。”克里斯蒂安諾· 阿蒙說。
對5G需求旺盛的私有網絡
鑒于毫米波高帶寬、波束窄、保密性好以及傳輸質量高等特性,對吞吐量要求高的密集區域可以成為毫米波技術的典型應用場景。諸如企業和工業網絡,也可以稱它們為私有網絡。“私有網絡是5G部署中的一大要素。我會將私有網絡與電話的PBX系統做類比,私有網絡之于5G,正如PBX之于公共電話系統。”克里斯蒂安諾· 阿蒙說。
私有網絡將實現與之前多代通信技術不同的一點,就是其將支持更高的網絡密度。在運營商建設5G網絡的同時,企業和工業也將建設他們的私有網絡,兩者的結合將帶來大量的新用例。而要實現這點,就需要小型基站技術,這項技術將支持5G密集的部署架構,并支持公共及私有工業網絡之間的多種配置方式。
在2018高通4G/5G峰會上,高通與三星電子宣布,雙方正合作開發5G小型基站。高通 FSM?100xx 10納米5G解決方案可支持三星5G小型基站解決方案使用6GHz以下和毫米波頻譜,從而幫助提供新一代無線體驗。FSM100xx于2018年5月發布,可提供多項5G特性,包括在當前業內緊湊封裝中提供MIMO基帶功能。
5G網絡將利用小型基站提供數千兆比特吞吐量和毫秒級時延,以提升無線體驗并支持多樣化的新興應用,如增強現實和虛擬現實。此外,5G網絡擁還可創造眾多全新機遇,如依賴高速安全無線鏈路的自動導引車(AGV)以實現工業自動化。
5G到底在怎樣改變著社會呢?馬德嘉表示:“與以往不同的是,今天往往是垂直行業的企業主動找到高通,以工業物聯網為例,高通今天已經在該領域有多個合作伙伴。他們希望通過無線技術,打造更靈活的生產和制造流程。所以說,與其說是通信企業向垂直行業提供解決方案,不如說是垂直行業的企業有這樣的需求,主動找到我們。”
工業企業通常對本地連接有所需求,并且通常作業于偏遠地區或臨時場地,例如礦山、電廠、近海石油平臺、工廠、倉庫或港口,而對上述環境來說,在連接方面可能頗具挑戰。其實早在2017年初,通用電氣、諾基亞和高通三方已成功演示面向工業物聯網(IIoT)市場的私有LTE網絡,把各方的平臺和技術融為一體,旨在推動工業生產過程的數字化。
當然,私有網絡的發展也在與時俱進,還是以工業物聯網為例,今天的工業物聯網要求錯誤率不能超過百萬分之一的可靠性以及毫秒級的時延,工業機器人控制、高精度生產制造等用例都需要全新技術的支持才能實現,這些要求只有5G網絡能夠實現。“5G強大的功能,尤其是提供超高可靠低時延通信(uRLLC)的能力,尤其適合于支持工業物聯網的諸多應用。當然,5G對于滿足更多垂直行業的私有網絡需求同樣重要,這將帶來全新的商業模式和巨大價值。”馬德嘉說。
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