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什么是5G和mmWave 你什么时候能够真实地使用它们

发布时间:2019-05-06 14:46:15 来源:

根据运营商和分析师的说法,与几年前推出的4G LTE相比,5G将提供尽可能多的连接性地震转移。正如从2G通信向3G的转变提供了速度提升,从3G到4G LTE也是如此,向5G的转变理论上将为许多人提供更快的速度,更多的机会使用通常不会用于当代网络。

凭借千兆速度的承诺,远远超过4G LTE,5G提供了通过蜂窝网络提供家庭宽带服务的可能性,将更高速的服务带到了成本太高的无线电铺设区域。提供的更高带宽还可以更多地使用IPTV或流视频服务,包括家庭和移动设备。

该基础设施还可以用于提供设备到设备通信,例如物联网硬件,智能家庭系统,甚至用于自动驾驶汽车以更有效地与相邻车辆通信,以及用于导航辅助的云服务器。

由于网络正在慢慢推出其5G网络,因此技术变得普及需要几年时间,这是运营商确认的事实。即使覆盖率一般比其他已建立的通信技术更具弹性,但一些用户将无法以最佳速度体验5G。

要了解原因,你必须看看5G,它背后的技术,以及更详细地推出它的公司。

制定标准

参考“第五代”技术,5G有效地指使用“5G NR”技术的任何通信网络。这是由3GPP(一种用于移动通信的协议创建的标准组织)开发的,其中3GPP标准在全球多个运营商中使用,以便设备在网络之间以最小的问题工作。

LTE Release 15,3GPP的5G规范的第一阶段发布,已经冻结并计划在2019年的某个时间完成,而第二阶段的Release-16将在2020年的某个时候完成。这些发布实际上是每个版本中的功能,给出了一个明确的观点,即硬件供应商可以将功能整合到运营商使用的基础设施和消费者使用的设备中。

从理论上讲,每个冻结版本都将改进相关的5G标准,将那些将其纳入其网络的网络更接近5G网络。

从技术上讲,5G作为一个整体将依靠4G作为其初始实施的拐杖,以便设备在升级到新技术之前建立与网络的连接,尽管5G NR不直接与4G网络兼容。一旦技术成熟,这些非独立模式(NSA)网络最终将在具有完全部署的5G发射器的区域中最终让位于独立(SA)模式网络。

广泛的无线电波段

为了使5G网络起作用,需要为它们分配无线电频谱的比特以便起作用。这是美国联邦通信委员会在一系列频谱拍卖中确定的,其中运营商竞标许可证规定了他们可以用来与消费者设备通信的频率(频道)。这个过程大部分结束了。

这些频段中的一些已经多年来以各种方式被FCC释放,例如在2008年的700MHz频谱的无线频谱拍卖中,之前用于模拟电视广播,直到FCC确定它在频谱上效率低下。运营商还可以释放其已拥有并用于其他目的的频段,将其重新用于5G通信。

由于5G网络使用OFDM绑定来实现多个信道绑定在一起,其中信道大于4G并且能够在更大的集群中组合在一起,这使得5G网络能够提供比4G下更大的带宽。

具体而言,对于5G,频率通常可以分为两组中的一组 - 低频亚6GHz频带和高频6GHz频带。第一个低频段包括目前用于现有移动网络通信的频段,低至600MHz和高达2,600MHz,但它也可以包括高达4,700MHz的“C频段”。

第二个范围,高于6GHz,频率远高于当前系统运行,四个频段工作在24GHz和39GHz之间。

两个频段中的每一个都为运营商提供了自己的优势和局限,这意味着两者可以以完全不同的方式使用,每个都有自己的工程挑战推出。

缓慢而耐用的低频频段

低频带范围提供了可以被认为是移动网络的更传统的用例,很明显,许多频带与用于4G和其他通信类型的频带区域相同。它的低频意味着它能够远距离往返于桅杆并且不会被桅杆阻挡,因此非常适合覆盖整个国家。

虽然有弹性,但是它们很适合放置较少的桅杆以覆盖区域而不是较高的频带,较低的范围频带在每个可提供的带宽量方面也受到限制。一般而言,赫兹数越低,在特定频率下传输的数据越少。

这可以通过使用多个频率同时传输许多数据包来缓解,但由于只能执行很多次,因此它不是一种有效的解决方案。还有使用更多乐队的选择,但这只能到目前为止。

对于最终用户来说,这意味着他们将能够获得5G信号,但它不一定能够以运营商尖叫的标题千兆以上速度运行,最终用户越来越接近现在由4G LTE提供。

更快但脆弱的高频带和mmWave

在规模的另一端,更高的带宽范围是提供相当高的数据传输速率的范围。较低频段最多只能提供数百​​兆位的带宽,而6GHz之后的频段则提供用于炒作5G的千兆位速度。

与用于许多常见应用的低频段不同,高范围版本受益于相对较少的竞争,这意味着使用更多可用带宽且干扰机会最小。

术语mmWave也用作5G讨论的一部分,它指的是毫米波,一组通常位于30GHz以上且低于300GHz的频谱带。由于较高频率范围内的频段是该组的一部分或非常接近它,因此为方便起见,它们通常由标题引用。

以商业方式使用mmWave的能力,特别是具有极高数据传输速率的承诺,一直是技术障碍,并且仍然如此。例如,它通常具有可测量的数百英尺的实际范围,这意味着它仅在具有较大潜在用户密度的区域中非常有用,而不是用于农村应用。

站在外面的某个地方,并将激光笔对准电线杆。如果您的愿景还可以,并且您可以在晚上看到点,理论上,您站在那个位置可以在安装后从该杆上的硬件接收mmWave广播。

我们提到了在外面进行的激光指示器测试。有这样的原因 - 不像4G LTE,mmWave很容易被墙壁,玻璃,窗户上的金属屏幕,树叶,雨水和其他障碍物(包括人体)挡住。这使得mmWave能够用于建筑物之间的定点通信,或者无线地从电话杆到家庭外部的5G调制解调器,但对于室内使用的智能手机来说不太有用。

硬件

今年7月,高通宣布已经为智能手机生产了一个完全集成的5G NR mmWave模块,该模块实际上使用多达四个模块,每个模块最多包含四个天线。战略性地放置在智能手机或其他设备中,这为接收或传输mmWave信号提供了更多机会,而不会被用户阻挡。

由于这些限制,mmWave已被打折用于全国范围的5G覆盖。今年4月,T-Mobile首席技术官Neville Ray认为mmWave“在密集的城市环境中永远不会超越5G热点的小口袋”,理由是它的旅行和渗透限制。

Verizon在一天之后宣布,首席执行官Hans Vestberg评论说:“我们都需要提醒自己这不是覆盖范围。”

最终,这意味着只有城市用户才能看到运营商在基础设施上花费数百万美元的价值,这些用户不仅可以在现有塔上投掷,而且是唯一可以从5G能够提供的最高速度中获益的区域。随着4G的推出速度缓慢,这使农村用户得到了一个连接,虽然比4G LTE更好,但不会辜负已经开始的炒作。

使用4G LTE进行频谱共享

由于较低频段范围包含用于当前移动通信的频谱,并且5G范围内的一些频段与目前用于4G LTE和旧技术的频段有一些交叉,这意味着运营商可以使用新型带宽管理技术。

简称为“频谱共享”,它是一个系统,可以将特定频段内的频谱随时分配给4G或5G网络。在Ericsson在2019年世界移动通信大会上展示的系统中,它能够在同一频率载波中使用一个用于4G和5G连接的频段。

由于频段可以随时根据每个业务的流量需求更改每个业务的分配,因此可以根据需要更改比率以减少另一种类型的连接。例如,如果有大量基于4G的用户连接到桅杆并且只有一个5G设备,则系统可以轻松减少用于5G覆盖的频谱,同时为4G提供更多。

对于运营商而言,这提供了许多好处,包括减少获取或使用更多频段许可证以在一个区域内提供5G连接的需求。这也意味着不一定需要将4G和5G设备安装在同一位置,并且根据设备,它甚至可以通过软件更新为现有支持的4G硬件启用频谱共享,推出5G在某些情况下。

频谱共享是一种相对优雅的节省成本和节省频谱的运营商解决方案,同时还为消费者提供4G和5G服务。

漫长的推出

虽然运营商正在为5G做大肆宣传,但它将在相当长的一段时间才能成为消费者的有意义的事情。Sprint表示将于5月开始在少数几个城市推出5G服务,Verizon已指定更多城市,它将在2019年底带来5G,而AT&T坚称它将能够在全国范围内尽早推出5G 2020年。

然而,值得一提的是,即使整个人口普查区块中的一个地址具有该技术,美国联邦通信公司和运营商也会考虑为一个区域提供服务。

即使最初在有限的区域推出,它们在这个阶段对消费者来说也是值得怀疑的。Verizon提供5G家庭服务与运营商的“专有5G标准”兼容,这意味着它实际上与其他标准5G硬件不兼容,但它确实将Moto Z3和三星Galaxy S10 5G作为其标准运营商服务的智能手机。

AT&T处于相对类似的情况,其5G网络仅与Netgear Nighthawk 5G移动热点兼容,但它也与三星合作将两个5G型号引入网络。

在这个早期阶段,消费者根本没有可用的选择范围,因为他们可以使用5G的设备,更不用说目前在美国绝大多数国家都无法使用5G。国际形势有所好转,但任何一种广泛的5G推出仍然存在。

由于绝大多数情况下运营商需要在邻近层面添加新设备,并且必须对桅杆上的现有技术进行更改,因此5G的推出将需要很长时间,因为美国。规模也等于费用,基础设施的变化可能会使运营商花费数十亿美元来实施。

推出的成本也受到消费者设备的鸡与蛋问题的影响。由于市场上几乎没有能够连接到5G网络的消费设备,因此运营商几乎没有动力将其网络升级到目前几乎没有人会使用的技术上。

与此同时,绝大多数消费者不太可能想要购买5G智能手机,也不会为他们短期内必须支付的价格溢价提供服务。除非能够充分利用他们能够使用的5G网络,否则该技术几乎肯定会限制在不久的将来使用高级旗舰型号。

即使推出了基础设施,消费者也无法在相当长的一段时间内享受5G承诺的极高速度。5G通信的标准仍在制定中,即使在最终确定后,也必须由各自网络中的运营商实施。

一个很好的例子是4G LTE,它已经花费了大约十年的时间才能成为大多数移动用户普遍使用的网络。5G很可能在广泛可用之前具有相似的时间尺度,并且提供那些承诺的高速。

目前,关于5G部署的公告不是关于运营商进展的指标,更是关于他们为未来做好准备的营销方式。可悲的是,这有一些意想不到的后果。

AT&T开展了一项值得怀疑的营销活动,试图鼓励客户使用其“5G E”连接,这实际上是其4G LTE服务,但在网络改进方面。4月22日,AT&T和Sprint 就此事提起诉讼,但AT&T选择继续使用营销术语,这可能会让客户误以为他们有5G就绪设备,实际上它只能连接4G LTE。

Apple对5G的兴趣

5G for Apple的最大问题是该公司将能够提供可以使用该技术连接的设备。不幸的是,对于iPhone本身,客户可能需要等待一段时间。

在与高通达成协议后,其中包括允许Apple在iPhone中使用高通调制解调器的协议,这为iPhone打开了大门,包括未来合适的5G调制解调器。由于iPhone生产的前置时间通常需要在启动前九个月内锁定设计和组件选择,这意味着解决方案只是来得太晚才能将调制解调器引入其供应链。

分析师已经准备好在2020年推出的iPhone型号因为最有可能拥有5G调制解调器,鉴于法律情况和生产计划,这似乎是合理的。苹果公司要等到2020年才会推出该模型也可能是有利的,因为到那时候运营商很可能会在推出网络方面取得重大进展,这意味着苹果公司之前不会推出连接支持它已经可以使用了。

它也表明,苹果公司将包括改进的天线技术2020的iPad Pro的更新,2021年铺平了道路,包括5G iPad上的

苹果之前也曾表示对高频段毫米波一样有兴趣,推荐给FCC 的2018年5月它保持95至3,000 GHz的“超高”无线电频率开放,用于5G和其他潜在用途。根据苹果公司对监管机构的呼吁,该公司表示其运营目标是“鼓励市场力量决定最好地利用这些频率的一系列创新业务和工程方法”,并避免“限制性法规,波段计划或预测”这可能会限制创新。

5G是未来,但它不是今天

毫无疑问,5G即将到来。这是好事。但是,作为一项技术,5G尚未准备好迎接黄金时段。而且,即使是运营商也承认5G的高速高速方面不适合所有人,甚至不是每个领域。

是的,即使Apple在2019年拥有5G手机,我们也会这样说。

我们以前来过这里。苹果评论家花了很多时间讨论该公司如何延迟3G,然后又转向4G。在这两个时代,运营商都在蚕食网络的好处,而这种网络根本不是很多人可以获得的,并且对那些并不比前任更好的网络收取高价。

并且,这个谷物工厂正在重新振作起来,正如周二的盈利电话所证明的那样,苹果公司首席执行官蒂姆库克确实表示他正在试图回答分析师关于它的不是一个,而不是两个,而是三个问题。

我们期待5G的未来。我们希望看到安全的自动驾驶汽车摧毁主要高速公路,我们希望看到无处不在的5G技术有可能提高托运人的效率,帮助减少交通流量,加快紧急救援人员到达需要的人的速度,以及所有其他事情承运人承诺将采用该技术。

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