本刊记者 | 刁兴玲

5G创建万物联接架构

本刊记者 | 刁兴玲

无线通信技术约每10年出现一次飞跃，每一代都从根本上改变了世界。对于下一代通信技术——5G，业界比较一致的目标是在2020年实现商用部署。ITU已完成第五代移动通信定名、愿景及时间表等关键内容，并于今年启动5G标准研究。2015年，5G技术全球发展进入到技术研发和标准化准备的关键时期。

5G能否为人类社会带来革命性创新？高通工程副总裁Durga Malladi曾在“未来5G信息通信技术国际研讨会”上表示，高通自2006年起就对5G进行前瞻性研发，并与业界合作推动5G标准进程、参与重要5G演示和测试等。高通对5G的愿景堪称宏大，远不止更快的峰值速率，还期望将其打造成功能更强大的统一平台，以联接新的行业和设备、催生新的服务、带来新的用户体验。比起前几代网络，5G将发挥更大的作用——创建万物互联架构。

5G引领工业进化

关于5G发展的前瞻，再用狭义的“用户数”进行预测已经不合时宜。未来，5G的“用户”将更加广泛，家居、汽车、机器人、无人机、机床、农业基地、高速铁路、城市等，基本实现万物互联。专家预测，到2030年，移动互联网将使所有行业实现智能化，并取代传统的机械和机电一体化产品；而此前也有分析公司数据显示，到2020年联网“广义”终端数量将达到250～500亿部。5G将有可能颠覆普通民众对工业的传统看法，未来的工业或者制造业将以移动互联网、传感器、软件、机动性和云计算为主要驱动力。

万物互联系统需要新的架构进行支撑。Durga Malladi指出，5G将引领业界创建新的万物联接架构，从“人际通信”拓展至几乎随时随地联接万物，从最大限的数据服务拓展至超可靠控制的新型服务，从“终端即端点”概念发展到全新的智能联接和交互模式，从各种不同网络共存发展到接入、频谱类型和服务的融合。

他还表示，未来的5G网络将会为计算、存储、网络资源以及联接提供一个一体化的分布式平台。而这一平台的主要进步是可以提供更低延迟（甚至是毫秒级的延迟）、更低的成本和更高的能效。自动驾驶汽车、远程医疗等实际应用都将受益于更低的延迟和更高的可靠性。此外，5G技术不仅能够提供丰富的移动体验，还能助力车联网、智慧城市、智能家居和可穿戴设备的发展与普及。

总体而言，5G将满足显著增加的联接需求，该技术将联接全新行业和全新终端、支持全新服务、打造全新用户体验，并将借助高效、低成本的通信优化，实现随时随地联接万物。

打造功能强大的统一5G平台

毫无疑问，未来的万物联接将由5G技术引领。那么，5G将如何实现这一宏伟目标？需要哪些技术突破才能满足5G愿景中各种极富变化的使用场景？

据悉，高通正与业界合作开发多项技术创新。这些创新技术将推动建立功能更强大的统一5G平台。高通的最新技术主要涵盖以下几方面内容：其一，设计基于优化OFDM波形的统一空口以及具有灵活框架的多址接入，可从低频频段扩展至毫米波、从宏站部署扩展至本地热点，并从开发之初便支持授权、非授权和共享授权频段；其二，其全新5G多联接技术可支持跨5G、LTE和Wi-Fi技术的并发联接和聚合，其多址接入的5G核心网络可确保移动运营商在未来仍可继续得益于当前投入建设成果；其三，高通定义了一个灵活的网络架构，使5G网络运营商与OTT服务供应商能够快速高效打造定制化服务，满足极富变化的5G场景，完成从低成本热点到广域移动部署的扩展。

此外，高通还于2015年11月17日成功演示了5G毫米波设计，如图所示。毫米波频段（如28GHz）不仅能带来足以支持数千兆bit/s的数据传输速率带宽，还可提供利用极密空间复用度以增加容量的机会。而这些机会并非是新出现的——毫米波频率目前已经被运用在了一些应用中，比如通过在60GHz频谱运行的802.11ad Wi-Fi进行室内高分辨率视频传输。然而在以前，由于传输损耗较高，且易受建筑、人、植物甚至是雨滴的阻碍影响，这些较高频率范围对室内外移动宽带应用来说还不够稳定强大，覆盖率不足、缺乏移动性支持等问题使毫米波在移动宽带上的应用一直不太可行。

高通的工程师们展示了以28GHz频段运行的TD-LTE同步系统，现场演示了智能波束形成和波束跟踪技术。通过这一技术，即便设备被移动、射频信道条件发生变化，也能够得到相对稳定的信噪比。演示图形用户界面清楚展示了系统随着环境改变在波束类型（上行和下行）之间的切换。工程师透露，在其他测量中，系统测量的视距覆盖约为350m，而在曼哈顿进行的户外密集型城市的模拟测量，得到的结果是约150m的非视距覆盖。也就是说，此次现场演示是毫米波“移动化”迈出的一大步。

前5G时代，我们还能做些什么？

在“未来5G信息通信技术国际研讨会”期间，各厂商展示了4G到5G过渡期间的技术。高通表示，LTE、LTE-A和Wi-Fi技术正在不断发展，其致力于开拓载波聚合、非授权频段的LTE（包括LTE-U、LAA和MuLTEfire）、LTE/Wi-Fi链路聚合、LTE D2D/V2X、窄带物联网（NB-IoT）和Wi-Fi 802.11ac/ad/ax等新技术扩展性能，以支持大量面向5G愿景的使用场景。

以高通展示的LTE Direct技术为例，这是一种用于邻近探索的终端直通创新技术，采用LTE Direct的应用程序可以让用户随时、轻松且私密地获知周围实时情况，从而改变人们开展社交、获取折扣信息以及与他人和事物互动的方式。这是一项让用户不靠运气就发现周围“价值”的技术。

在物联网领域，稍早前高通推出了最新的LTE调制解调器MDM9207-1和MDM9206，可为日益增多的终端和系统提供可靠的、优化的蜂窝联接。MDM9207-1专为智能仪表、安保、资产追踪、可穿戴设备、销售网点和工业自动化等物联网应用所设计，其中许多应用都需要极其可靠且节能的云服务联接。它可提供LTE Cat 1联接，具有功率与吞吐量优化以及其他可定制特性。MDM9206使终端制造商能支持成本优化的解决方案，并作为Cat-M（eMTC）和窄带物联网（NB-IOT）的组成提供增强的超低功耗和扩展范围，还能够利用窄带调制解调器更高效地服务低数据速率物联网应用。

图 高通在圣迭戈进行的28GHz 5G系统现场展示