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新技能“傍身”无线接入网连接能力跨越

  

5G网络的巨变,不仅是核心网,离用户更近的无线接入网也和过去变得大不一样。大规模天线、超密集组网、新的信道编码技术等众多新技术的采用,大幅提升了5G在无线接入侧的能力。作为新一代的移动通信技术,5G要承担更多的使命,从技术底层开始变革。
大规模天线提升频谱效率
  “相较于前几代移动通信技术,5G不仅是速率上的提升,还给不同场景的业务提供不同的性能。从无线网来看,最核心的技术是大规模天线技术。4G没有真正意义上的多天线技术,只能做到2天线、4天线、8天线,而5G时代的Massive MIMO可以做到64天线以上,甚至128、256个振子的大规模天线阵都可以实现。”业内专家许浩告诉《IT时报》记者,Massive MIMO不仅是现有TD-LTE的增强技术,也是未来5G实现容量和频谱效率提升的核心技术。
  去年,3GPP第一个标准版本(R15)已经冻结,包括Massive MIMO在内的多项技术标准已经落地。在中国电信发布的《中国电信5G白皮书》中也明确提及,结合实际部署场景和需求,首先在热点高容量地区优选64端口192振子的大规模天线设备提升系统容量和覆盖。此外,华为、中国移动、高通都曾在公开场合展示过自家的5G MIMO原型机。
  在国内,用户已经能在一些特定区域体验到大规模天线技术带来的网速改变,在人流较多的演唱会、体育赛事上,为了满足用户随时随地的高清视频体验,运营商引入这项技术,为用户带来在原有网速上2到3倍的感知提升。
  数据业务爆发式的增长对网络的容量、耗能提出了更高的要求,5G虽然速度更快,但也面临波长更短,信号传输衰减加剧,穿透性减弱等问题。“5G的频率越来越高,无线信号的损耗也会越来越大,使用Massive MIMO可以让信号更加聚焦发出去,补偿空口上信号的衰竭,让用户感知更好。”许浩向《IT时报》记者介绍,大阵列MIMO技术有一定的基础,此前用于雷达领域。未来,Massive MIMO将会是实现5G峰值网络容量指标的重要手段之一。
  据了解,从2G到4G,移动基站天线经历了全向天线、定向单极化天线、定向双极化天线、电调单极化天线、电调双极化天线、双频电调双极化到多频双极化天线以及MIMO天线、有源天线等过程。2G/ 3G时代,天线多为2端口,到了4G时代,随着MIMO技术的发展,天线多为4、6或者8端口。
超密集组网让网络无处不在
  能提升系统的频谱效率的还有超密集组网(UHD)技术,不仅如此,它还能快速资源调度进行无线资源调配。
  超密集组网,是5G时代移动蜂窝网络的重要部署方式和关键技术的集成创新。在许浩眼中,超密集组网并不能称之为技术,它更像是5G在高频段所产生的现象。未来,面向高频段大带宽,运营商将采用更加密集的网络方式来改善网络的覆盖,并且对业务进行分流,让网络部署更加灵活。比如,在室外采用宏基站+微基站,室内则采用微基站等方式来实现资源的调度。
  去年12月,三大运营商获得全国范围5G中低频段试验频率使用许可,并且划定了相应的频谱。从具体分配情况来看,中国电信获得3400MHz- 3500MHz 共100MHz带宽的5G试验频率资源;中国移动获得2515MHz2675MHz、 4800MHz4900MHz频段的共260MHZ带宽的5G试验频率资源;中国联通获得 3500MHz- 3600MHz 共100MHz带宽的5G试验频率资源。
  “5G用3.5GHz,网络覆盖就弱一些,需要基站建设得更加密集,但超密集组网也将面临部署成本、干扰源、站址选址等问题。”许浩向《IT时报》记者介绍,5G基站密度将是4G时代的3倍,随着站点密度的增加,用户可能会受到多个密集邻区的同频干扰,当切换过于频繁时,用户体验也会下降。另外,在4G大发展时已经建了很多基站,特别在一线城市,市区站址资源有限,3倍很难达到。
  数据显示,2018年我国新建4G基站43.9万个,总数达到372万个。根据相关机构的估算,中国如果想高质量地完成5G网络的建设,至少需要581.4万个基站。业内人士介绍,运营商的办法是在建设5G基站的同时,让4G、5G共站址,最大化利用现有4G基站的能力,先建立一层广覆盖的5G网络,然后在基础条件比较差的地方通过加站补盲。
信道编码消除杂质干扰
  许多人关注信道编码,源于一场纷争。去年网络上突然爆出帖子,指责联想在2016年3GPP的会议上,没有将赞成票投给华为,之后两家公司同时站出辟谣,联想及其旗下摩托罗拉移动对华为提出Polar码作为控制信道的编码机制的方案均投了赞成票。
  让联想陷入网络漩涡的Polar码是一种信道编码,由于移动通信存在干扰和衰落,在信号传输过程中会出现差错,需要对数字信号必须采用纠检错技术,即纠检错编码技术,以增强数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力,提高系统的可靠性。对在信道中传送的数字信号进行的纠检错编码的就是信道编码。
  在3G、4G时代,采用的编码技术是Turbo码,现在已广泛应用于深空通信、光纤通信、卫星数字视频和音频广播等领域。2016年,3GPP确定了5G eMBB场景的信道编码技术方案,即长码编码以及和数据信道的上行和下行短码方案采用高通主推的LDPC码,控制信道编码则采用华为主推的Polar方案。“主导Turbo码的Orange和爱立信前期没有针对5G做充足的准备和专利申请,当3GPP组织讨论编码时,便是以Polar码和LDPC为主,Polar码是迄今为止发现的唯一一类能够达到香农极限的信道编码方法。”许浩介绍说,华为将Polar码作为信道编码方法测试其对5G场景的适用性,实现了27Gbps的下行速率,由于没有误码率,极地编码可以支持99.999%的可靠性,但对于5G采用Polar码和LDPC,意味着手机要采用两套硬件设计,从而将导致5G终端的成本稍高。
终端变革从手机扩展至泛智能化设备
5G时代,握在用户手中的终端也将发生巨大变化。从1G到4G,手机一直是终端侧的绝对主角。而在5G时代,随着连接能力极大提升、连接范围的极大拓展,还有云端能力的增强,手机不再是唯一主角,各种泛智能设备将会出现、普及,为人们带来无处不在的信息生活。
5G手机,不一样的手机
  电信行业资深分析师付亮表示:“未来手机的变化,更多的是功能的拓展。”这种功能拓展主要表现在三个方面:一是现在手机难以实现的VR、裸眼3D等功能在5G时代将实现;二是实现高清影视的快速下载,甚至是8K视频;三是在网络游戏方面,场景化体验增强。
  在4G时代末期,智能手机趋于同质化,CPU处理速度、手机厚度、电池续航、相机像素等都成了各大厂商竞争焦点。今年2月,随着三星、华为相继发布5G折叠屏手机,折叠屏又掀起一股关注热潮。
  付亮表示,屏幕扩大一直是趋势,各大手机厂商采用无边框、摄像头填埋等设计提高屏占比,目前已达到极致,“通过折叠屏、3D曲面等方式提升显示体验,只是延续了4G时用户对手机的需求。”
  在交互方式上,付亮认为在5G时代,视频应用将会更加丰富。比如在支付方面,将会快速识别,高效完成支付过程。5G也会使远程面部识别、相关认证和远程视频客服等更加方便。5G时代,随着云端处理能力的增强,将大幅提升手机在AI处理、视频运算等方面的运力,为用户带来更好体验。
泛智能终端进一步普及
  5G时代来临之后,通过软硬件结合的方式,将使非手机形态的终端拥有智能化的功能。这些泛智能终端可实现互联网服务的加载,为用户带来不一样的体验。
  在付亮看来,CPE等泛智能硬件对5G的影响远超手机,更能体现5G的价值。这些泛智能设备将极大提升5G网络的连接性,做到让万物互联。同时为云端/终端配合提供新的解决方案,针对不同场景,做出更多的设计和产品规划,从而让设备更聪明。
  VR/AR被很多人视为5G的典型应用,随着5G的到来,VR/AR技术将融入更多的终端设备中。基于5G高速率、低时延等优点,VR/AR设备的处理速度、反应速度等将得到很大提升,因此其参与性、互动性也更强,能真正地带给用户身临其境的效果。除了网游、直播、影视行业外,未来VR/AR设备的应用场景会更多,对远程办公、电子政务等传统行业或办事流程进行融合、改造,在一定程度上使它们VR或AR化。