5G之前，千兆級LTE在鋪路，LTE是物聯網最理想連接技術

作者：孫振 ?班級：研究生院 學號：1600030070

【嵌牛導讀】：4G還沒建完，為什么需要5G？對普通用戶來說有什么區別和價值？移動通信圈子里正熱的話題，莫過于5G被提上日程。在國際無線標準化機構3GPP RAN1（無線物理層）87次會議的5G短碼方案討論中，華為力推的“Polar Code（極化碼）”方案，成為5G控制信道eMBB場景編碼方案；高通牽頭的LDPC碼方案，被納為數據信道的上行和下行短碼方案。近有消息稱，工信部、中國IMT-2020(5G)推進組的工作部署以及三大運營商的5G商用計劃顯示，2017年中國將展開5G網絡第二階段測試，2018年大規模試驗組網，2019年建設5G網，最快2020年商用5G。

【嵌牛鼻子】：5G千兆級LTE物聯網

【嵌牛提問】：千兆級LTE技術對物聯網技術的意義

【嵌牛正文】：

我們不禁要問，4G還沒建完，為什么需要5G？5G是什么概念？對普通用戶來說有什么價值？近期在深圳高通創新中心，高通產品市場高級總監沈磊作出了詳細解讀。

千兆級LTE是為5G鋪路

每代通信技術都有一個演進的過程，而目前的最新進展是千兆級LTE。今年2月，高通推出首款千兆級LTE調制解調器驍龍X16，根據高通的計劃，下一代驍龍835也將集成該驍龍X16；10月18日，高通和澳洲運營商Telstra、愛立信、NETGEAR，共同推出基于首款千兆級LTE調制解調器驍龍X16的移動路由器MR1100。

千兆級LTE的理論速度可以達到光纖級別的1Gbps，與國際電信聯盟對4G定義的標準一致，業界稱之為LTE-A。單從速度來說，千兆級LTE沒法和數千兆級的5G相提并論，但沈磊認為，前者是在為5G鋪路，5G未來的技術很多都是從4G演化過來，兩者會長期共存和互補。

每一代通信技術的原理都大同小異，而千兆級LTE之所以能達到第一代LTE十倍的速度，得益于多種技術相互融合，包括：載波聚合、高階調制、更高階的MIMO。

每一代移動通信的升級，載波帶寬都在持續提升，LTE最入門級的考慮就是有一個20MHz的載波(而GSM是200KHz，WCDMA和HSPA+是5MHz)，這個載波上是64-QAM（一個信號可以傳6個bit），這上面要部署至少2x2MIMO（可以傳輸兩個數據流）。

而一個信道的寬度、容量和數據率、單位時間傳輸的數據是正比關系，要配置以上所說的這些技術，有三個方法。

（1）第一步，載波聚合，增加信道數量。簡單的理解就是利用基帶以及射頻技術，將三個頻段、三個載波進行聚合，成為一個更寬的通道。

三載波聚合后的速度怎么算？

拿澳洲運營商Telstra舉例。Telstra有三個授權頻段，每個頻段都是20MHz，通過射頻和基帶技術把這三個載波、三個頻段聚合起來，變成一個更寬的信道（3×20MHz），以達到更高的傳輸速度（60MHz）。每個載波就有2個數據流，一個數據流的速度是75Mbps，所以三載波聚合可以得到450Mbps的帶寬。這是實現千兆級的技術之一，目前的三載波聚合，是基礎的6×75 Mbps速率聚合為450

Mbps。

（2）第二，高階調制，增強調制方式讓每個信號搬運更多的數據。

這是在三載波聚合技術上再提升網速的一個方案，簡單說就是，最初使用的64-QAM承載了6個bit僅支持75Mbps的速率，現在高通將其升級到256-QAM，比原來提升了33%，每個可以支持100Mbps。再次經過三載波聚合，結果就是6×100Mbps，在兩個技術疊加的情況下可以將速率從450Mbps提升到600Mbps。

（3）第三步是更高階的MIMO，在終端上部署更高階的MIMO，更多的天線，更多的收發鏈路，從而支持更多的數據流。

同理，在前兩個技術提升上，高通將6個信息流以載波聚合達到了600Mbps，而在4×4MIMO里，高通可以有機部署10個信息流，將速率提升到10×100Mbps=1000Mbps，由此LTE的速率達到千兆級。

1Gbps的速率是一種什么樣的體驗？高通作出四個猜想：沉浸式的VR、云存儲和計算、更豐富的娛樂、即時APP。

比如，如果將海量的音頻、視頻資源都放在云端，可以用極短的時間將文件下載下來，這樣，電池壽命會增加，發熱等各方面會改善。

即時APP的意思是，未來很有可能會在手機上將APP包括APP上的所有數據存儲到云端，以極高的速度讀取云端數據打開應用，未來手機本地很可能用不著下載大部分的外置應用。

當然，目前千兆級LTE還未真正的搭載到手機上使用，不過沈磊強調，從2G到3G到4G的發展過程中，每一次無線通訊帶寬速率上去之后，很快后面的應用和服務都會跟上，所以高通把LTE-A、LTE-A Pro的能力提升到1Gbps之后，照樣很快有應用服務來填補這個通訊能力。

5G的發展方向

5G不可能一夜之間部署完整，肯定是先從熱點地區開始部署，再慢慢擴展。在5G的整個時間表中，4G還會繼續發展、演進，LTE、LTE-A、LTE-A Pro會和5G長期共存和互補，這是未來5G全球標準商業化的步驟。這也是為什么到現在，一個多模的手機里，2G、3G、4G頻段都在協同工作。

高通率先發布5G

Modem芯片，今年10月18日，高通推出了驍龍X50 5G調制解調器，它的能力是協助運營商Verizon 5GTF和Korea Telecom先于3GGP開展5G早期驗證和技術儲備，針對幾個特定場景，將8個載波聚合起來，形成800M的帶寬，提供下行5Gbps的速率，比千兆級LTE的1Gbps提升了5倍。目標是加速全球5G標準——5G新空口（5G NR）的標準化和商用。

X50預計2017年下半年開始出樣，首批商用終端預計在2018年上半年推出，預計為2019年的早期部署做好準備。

X50最初支持在28GHz頻段毫米波的頻譜運行，采用自適應波束成形和波束追蹤技術的MIMO天線技術，補償了毫米波傳輸性能的一些弱勢，可以在非視距場景下發揮很好的性能。

在解釋這個技術之前，我們先了解一下毫米波，毫米波意味著極致的帶寬，但毫米波的局限性也很明顯，如傳輸距離短，遇到障礙物會阻斷連接等等，不妨把毫米波想象成一束光，這束光照過來，就可以傳輸，當有障礙物的時候，能量通信就斷了。

而利用毫米波高頻的特點可以彌補上門所說的劣勢，X50的波束成型和波束追蹤技術，可以保證終端在移動的情況下依然保持連接。在非視距和移動的場景下，毫米波技術可以利用樓宇或周圍環境物的反射，始終保持基站與終端之間鏈路的連接，也就是說，當有障礙物的時候，光可以通過墻、玻璃、建筑物、樹木反射折射過來。

“關于5G，我們更多的是聚焦在對毫米波的支持上，但5G不等于毫米波。5G技術不是只能用一個頻段的技術，高通的統一5G設計支持所有頻譜類型及頻段?！鄙蚶诳偨Y。

LTE是物聯網目前最理想的連接技術

LTE除了向更快速率、更廣覆蓋、更先進的方向發展之外，也在向價格更低廉、更小巧、更海量裝機的方向發展，催生未來面向物聯網的LTE技術。到2025年將有50億的物聯網連接，行業將會往智慧城市、移動健康、可穿戴設備、移動醫療等等方向發展。

為了應對以上場景要求，國際標準化組織3GPP最近也做了相應的工作，今年6月份的Release

13發布了兩個全新LTE規格，一個是Cat-M1（eMTC），另一個叫Cat-NB1?；旧蠘I界的共識是，未來物聯網領域主流的通信方式是采用Cat-M1和Cat-NB1，當然，未來還會再到5G上去發展。

物聯網也是高通在著力發展的一個方向。

沈磊表示，Cat-M1和Cat-NB1都具備更簡單、更方便、低成本、低功耗、長續航、網絡覆蓋廣的特性，是因為兩者將能量集中在很窄的頻譜里，放棄了一些實時性和帶寬或者其他方面來得到這些特性。其中，Cat-M1保留了更快的數據傳輸、極致的移動性、保持了一定的帶寬和數據速率、支持語音/VolTE等，兩節AA電池可以使用十年;

Cat-NB1強調低成本、低功耗，可面向低吞吐量的物聯網應用，如遠程傳感器，兩節AA電池可以維持運行10年以上。

Cat-M1和Cat-NB1的另一項優勢是，很靈活。把Cat-NB1和Cat-M1部署到已有的LTE載波里面，考慮到較高的部署密度，實際占用整個LTE網絡的容量非常有限，雖然是海量裝機，但是數據率非常低，也不會一直工作，比如有一些電表可能一個星期才啟動匯報一次讀數。

所以通過估算，現有的4G網絡里將繼續部署數萬個Cat-M1和Cat-NB1的設備，即使在一個LTE網絡里部署了大量的Cat-M1和Cat-NB1節點，它占用整個基站的數據容量還是微乎其微的，大概小于0.1%。

對絕大部分運營商，目前兩個技術都還在驗證階段，在做大量的測試，看看可以提供哪些不同的服務，哪種制式比較好，然后再做決定，很有可能很多運營商會部署兩個規格。

但是在測試階段，大概需要半年、一年或者更久的時間，這需要看各國的發展情況。在這個不確定性確定之前，在大約兩個季度充分認證、評估、與業務模式充分磨合之前，服務商或運營商就只能處于一個等待的狀態。

但是如果有一個模塊能滿足所有的模式，能應用所有的平臺，那他們現在就可以開始部署，那么它的研發成本、器件和產品庫存成本都會明顯下降。

高通2016年初推出的MDM9X07 LTE調制解調器系列（其中包括有9X07和9X07-1，9X07支持Cat.4，9X07-1支持Cat.1），已經獲得超過60家制造商的100余款終端設計。高通不久前推出了最新物聯網方案——一款面向諸如電池供電型傳感器應用的MDM9206 LTE調制解調器，已經獲得大多數OEM廠商的終端設計，MDM9206可支持LTE Cate-M1（eMTC），還能通過預期即將推出的軟件更新，升級到支持Cat

M1/NB-1雙模。

“MDM9206是一個全模全頻的模塊，可以任由模塊開發者通過單一的硬件、軟件和射頻去做雙模/全球模/全球頻的模塊，在未來一兩年市場上存在很多不確定性、在這個規格剛剛凍結的階段，采取多模多頻的方式是最穩妥的方式，也是整個業界影響最大的方式?！鄙蚶诳偨Y道。業界可能的一個共識是，LTE是物聯網目前最理想的連接技術，兩個新的標準已經制定出來了，帶來了全新的能力，催生以前只能想象而不能實現的很多業務。