5G――下一波人物互聯(lián)的新浪潮

無論何時(shí)何地，互聯(lián)互通所帶來的附加值正在加速互聯(lián)世界或網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的發(fā)展。2013年，手機(jī)用戶占世界人口的96%，而在發(fā)達(dá)國(guó)家中，有74%的人都在使用移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)。到2019年，無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)計(jì)將增加10倍，幾乎地球上的每一個(gè)人都會(huì)成為移動(dòng)業(yè)務(wù)用戶。

另一方面，機(jī)器間通信對(duì)于帶寬的競(jìng)爭(zhēng)也將愈演愈烈。您也許不知道，在一次跨國(guó)飛行中，一架噴氣式飛機(jī)所收集的傳感器數(shù)據(jù)量將超過半個(gè)TB，而這些數(shù)據(jù)的大部分都需要被傳送回地面通信站。或者，僅僅是燃?xì)鉁u輪引擎上單個(gè)葉片的一個(gè)傳感器每天就會(huì)產(chǎn)生數(shù)千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。

各種各樣的因素促使了這種指數(shù)式增長(zhǎng)對(duì)于無線連接的需求。全新的應(yīng)用和數(shù)據(jù)密集型內(nèi)容正在利用無線通信電路進(jìn)行快速傳輸。流媒體和基于云端的服務(wù)占據(jù)了高達(dá)80%的無線基礎(chǔ)設(shè)施有效載荷。而即將到來的更高分辨率視頻內(nèi)容也將進(jìn)一步推動(dòng)對(duì)于更高帶寬的需求。

無線連接正在迅速取代很多不同形式的電纜連接。在世界上的很多地方，無線是寬帶訪問的主要方式。此外，很多便攜式設(shè)備不再提供USB或顯示接口，而是將所有通信都交給了無線通信電路。我們也看到，越來越多的設(shè)備通過無線實(shí)現(xiàn)了彼此間的通信，同時(shí)無需過多的人為干預(yù)。在工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用以及其它無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，機(jī)器類型通信的部署正在不斷增加。

由于終端設(shè)備的計(jì)算任務(wù)和存儲(chǔ)正在轉(zhuǎn)向云端資源，云端服務(wù)也面臨著快速增長(zhǎng)。諸如拼車、無人機(jī)遠(yuǎn)程感測(cè)和很多其它應(yīng)用也在全新移動(dòng)商業(yè)領(lǐng)域中興起，這將進(jìn)一步增加設(shè)備與云端服務(wù)器之間的無線流量負(fù)荷。

因此，在推動(dòng)5G標(biāo)準(zhǔn)這項(xiàng)突破性技術(shù)的進(jìn)程中，有兩個(gè)主要因素：首先，優(yōu)化和增強(qiáng)現(xiàn)有無線用例，以便將網(wǎng)絡(luò)容量提升百倍以上。其次，將延遲降低10倍，以支持諸如機(jī)器型、車輛通信和其它任務(wù)關(guān)鍵型低延遲應(yīng)用等全新服務(wù)。在本文中，我們將回顧5G標(biāo)準(zhǔn)的部分要求和發(fā)展前景，闡述其所帶來的影響，并介紹TI針對(duì)未來無線基礎(chǔ)設(shè)施的強(qiáng)大產(chǎn)品組合。

下一代5G無線網(wǎng)絡(luò)的4個(gè)主要屬性

1. 容量提升和頻譜效率：從2014年到2020年，全球無線數(shù)據(jù)需求預(yù)計(jì)將增加30倍。為了滿足如此迅速地增長(zhǎng)，5G標(biāo)準(zhǔn)將實(shí)現(xiàn)10倍容量提升和3倍頻譜效率作為目標(biāo)。頻譜的價(jià)格不菲同時(shí)相對(duì)稀缺，近期的平均價(jià)格為每人每MHz 2美元。5G標(biāo)準(zhǔn)將使用現(xiàn)有的已許可和免執(zhí)照頻段，以及蜂窩頻段中低于6GHz的全新頻譜和毫米波頻率。此外，它還將部署頻譜共享、大量天線、小基站技術(shù)和多頻段聚合等眾多先進(jìn)技術(shù)，以有高效地在全新服務(wù)中利用價(jià)格相對(duì)高昂的頻譜。

2. 發(fā)展、靈活和異構(gòu)：全新的5G標(biāo)準(zhǔn)將需要具有一定的靈活性，以跟上不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)和全新應(yīng)用。便攜式設(shè)備、新興汽車通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和其它設(shè)備上的全新移動(dòng)應(yīng)用及服務(wù)對(duì)于延遲和帶寬的需求也在發(fā)展。5G將從現(xiàn)有蜂窩標(biāo)準(zhǔn)的演變中受益。此外，它將在已許可與免執(zhí)照的頻帶中協(xié)調(diào)和優(yōu)化現(xiàn)有的無線電線路，其中包括WiFi以及針對(duì)那些超密集區(qū)域，在毫米波頻譜內(nèi)的全新無線電技術(shù)。

3. 服務(wù)質(zhì)量：未來的無線系統(tǒng)有望解決通話中斷、覆蓋范圍差、下載速度慢等長(zhǎng)期困擾用戶的問題。針對(duì)不同應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量措施會(huì)有很大的差異。高可靠度車輛或機(jī)器型通信中的低延遲、流媒體視頻中的高數(shù)據(jù)帶寬以及用戶所需要的良好覆蓋范圍對(duì)于無線服務(wù)的廣泛采用至關(guān)重要。

4. 能效：對(duì)于消費(fèi)者和服務(wù)供應(yīng)商而言，便攜式設(shè)備更長(zhǎng)的電池使用壽命和“綠色”訪問點(diǎn)的能效十分關(guān)鍵。很多M2M網(wǎng)絡(luò)具有相對(duì)較低的工作周期和數(shù)量巨大的節(jié)點(diǎn)，而需要更高峰值數(shù)據(jù)速率的視頻流反之卻擁有更少的節(jié)點(diǎn)。因此，一個(gè)自適應(yīng)無線資源分配可以優(yōu)化配置，從而提高能效。

實(shí)現(xiàn)5G的創(chuàng)新

在未來的很多年里，5G架構(gòu)將繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)、無線訪問和物理層不斷發(fā)展。其對(duì)于增強(qiáng)型和突破性服務(wù)的實(shí)現(xiàn)需要所有層級(jí)的創(chuàng)新。在TI，我們擁有覆蓋多種創(chuàng)新型產(chǎn)品組合的廣泛研發(fā)項(xiàng)目，它們將推動(dòng)5G無線電的發(fā)展。例如：

· 高速數(shù)據(jù)采集：5G寬廣的帶寬以及多無線電的特性需要一系列的寬帶超高速ADC和DAC，以提供最大的靈活性和一個(gè)支持多個(gè)頻段和標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)健前端。

· 具有大量MIMO的先進(jìn)RF域處理：5G中功率放大器、天線、濾波器和匹配電路的數(shù)量可以高達(dá)64個(gè)或更多。這些組件在效率和集成方面的提升對(duì)于無線電的總體能效和性能十分關(guān)鍵。

· 時(shí)鐘和定時(shí)：高速數(shù)據(jù)采集和高性能、寬多頻段無線電需要超低抖動(dòng)的定時(shí)和頻率基準(zhǔn)。5G無線電的頻譜捷變特性進(jìn)一步加劇了對(duì)于快速鎖定基準(zhǔn)的需求。

· 毫米波技術(shù)：具有大量天線，頻率在27GHz和以上的高集成度多輸入多輸出 (MIMO) 無線電是5G系統(tǒng)的關(guān)鍵。

· 電源管理：針對(duì)下一代無線電的智能電源管理為分布式電源管理提供了遠(yuǎn)程監(jiān)控和通信，以及針對(duì)可變負(fù)載和流量的由自適應(yīng)重配置優(yōu)化供電。

無縫和無處不在的互聯(lián)互通將繼續(xù)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主引擎，并提供了前所未有的商機(jī)。它還會(huì)對(duì)社會(huì)互動(dòng)與全球化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。此外，新興的機(jī)器型通信將會(huì)在很多細(xì)分市場(chǎng)內(nèi)帶來更高的生產(chǎn)率和效率。突破性創(chuàng)新對(duì)于這個(gè)愿景的實(shí)現(xiàn)是不可或缺的。在TI，我們將全力以赴地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。