5G 不僅會促進移動通信,還會通過 DECT-2020 NR 等技術促進物聯(lián)網(wǎng)。(
移動通信走過了一條以“世代”為標志的發(fā)展道路。它形成了一個有趣的歷史開端,追溯應用的“0G”標簽用于描述早于蜂窩方法的模擬系統(tǒng)。
20 世紀 70 年代末和 80 年代初的模擬/數(shù)字技術讓事情真正開始了。“1G”基于蜂窩移動通信,它使用模擬無線電進行呼叫,但使用數(shù)字系統(tǒng)進行回程。“2G”作為全數(shù)字系統(tǒng)于 1990 年代初問世。在世紀之交之前,我們看到了“3G”(基于 2.5G 和 2.75G 引入的增強功能)引入了更高的吞吐量以支持智能手機的出現(xiàn)。3G 的改進提高了速度,使其可以處理移動互聯(lián)網(wǎng)和流媒體視頻。
4G 基于長期演進 (LTE) 標準,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技術。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、在線游戲和視頻會議。
接下來是5G。該標準于 2016 年推出,5G 網(wǎng)絡正在鋪開。它承諾達到驚人的 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 就像那時的 4G,只是更大更好一點。實際上,遠非如此。5G 還引入了許多新技術,這些技術對 Zoom、Netflix 和 TikTok 的用戶幾乎沒有好處,但事實證明對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至關重要。
歡迎來到新電臺
由七個電信標準制定組織組成的 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說明國際移動通信 (IMT)-2020 規(guī)范的文檔。IMT-2020 是 5G 的圣經(jīng),詳細說明了它將如何構建以及它將如何滿足消費者和行業(yè)的嚴格需求。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設備的連接密度。
這些指南清楚地展示了如何構建 5G 網(wǎng)絡以實現(xiàn)高速(針對消費者和商業(yè)應用)和高設備密度(針對物聯(lián)網(wǎng))的結合。4G 更面向消費者(盡管適當修改的網(wǎng)絡可以支持 NB-IoT 和 LTE-M 等蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術)。例如,在考慮傳統(tǒng)設備密度時,可以理解 5G 挑戰(zhàn)的嚴重性。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設備。如果他們都想上網(wǎng),本地網(wǎng)絡還是可以應付的。這令人印象深刻,但比計劃的 5G 設備密度低兩個數(shù)量級。
IMT-2020 的細節(jié)中隱藏了 5G 將如何應對消費者和物聯(lián)網(wǎng)雙重需求的線索。該文件描述了兩個要素:用于傳統(tǒng)用戶的 5G LTE 技術和用于其他用例的新無線電 (NR),包括物聯(lián)網(wǎng)的獨特需求。工程師將這些元素稱為“無線電接口技術”(RIT)。
在它們之間,LTE 和 NR RIT 滿足五個預期用例的所有技術性能要求:
室內(nèi)熱點(使用增強型移動寬帶 (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)模機器類型通信 (mMTC))
最后兩個,URLLC 和 mMTC(相關),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)是關鍵的 5G 資源,可為消費者和商業(yè)提供令人滿意的吞吐量和范圍。24GHz 以上的“高頻段”支持高設備密度和極高的吞吐量。
5G,但不是我們所知道的
事實證明,5G 甚至不一定是蜂窩技術。隱藏在 IMT-2020 文件中的是對標有“第一個非蜂窩 5G 標準”-DECT-2020 NR 的參考。它通過為每平方公里一百萬臺設備提供支持而上了檔次,雖然不是嚴格意義上的蜂窩,但它確實從蜂窩系統(tǒng)中借鑒了很多技術。
DECT 2020 NR 是一項有趣的技術,它展示了 IMT-2020 在確定 5G 范圍方面的綜合性。該技術使用全球 1.9 MHz 頻段(對于 5G 運營來說,這是不尋常的,無需許可),并將支持無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡和其他類型網(wǎng)絡上的 mMTC。這些網(wǎng)絡通常支持具有極高部署密度、高可靠性和低延遲需求的 IoT 應用程序,例如工業(yè)自動化應用程序中的數(shù)千個緊湊型傳感器/執(zhí)行器。
DECT-2020 NR 與用于 mMTC 的其他無線物聯(lián)網(wǎng)技術相得益彰。例如,當支持節(jié)點密度達到其最大容量時,該技術可提供 100kbps 吞吐量和低于 10 毫秒延遲的頂級性能。這非常適合典型的物聯(lián)網(wǎng)應用。
5G 是第一代蜂窩(帶有少量非蜂窩)移動技術,從一開始就設計為不僅支持傳統(tǒng)移動電信,還支持物聯(lián)網(wǎng)等新興無線技術。6G 已經(jīng)在開發(fā)中,據(jù)說比 5G 快得多,這也許不足為奇。該計劃是使用 100GHz 到 3THz 的頻率范圍,支持將從消費者和物聯(lián)網(wǎng)擴展到人工智能和完全沉浸式虛擬現(xiàn)實等新領域。根據(jù)新一代移動無線技術推出的長達十年的節(jié)拍率,預計 2030 年將在商店中看到支持 6G 的智能手機。
審核編輯黃昊宇
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