5G――下一波人物互聯(lián)的新浪潮

無論何時何地，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)國家中，有74%的人都在使用移動寬帶業(yè)務(wù)。到2019年，無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)計將增加10倍，幾乎地球上的每一個人都會成為移動業(yè)務(wù)用戶。

另一方面，機(jī)器間通信對于帶寬的競爭也將愈演愈烈。您也許不知道，在一次跨國飛行中，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TB，而這些數(shù)據(jù)的大部分都需要被傳送回地面通信站?；蛘?，僅僅是燃?xì)鉁u輪引擎上單個葉片的一個傳感器每天就會產(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)式增長對于無線連接的需求。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)一步推動對于更高帶寬的需求。

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)備的計算任務(wù)和存儲正在轉(zhuǎn)向云端資源，云端服務(wù)也面臨著快速增長。諸如拼車、無人機(jī)遠(yuǎn)程感測和很多其它應(yīng)用也在全新移動商業(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5G標(biāo)準(zhǔn)這項(xiàng)突破性技術(shù)的進(jìn)程中，有兩個主要因素：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)計將增加30倍。為了滿足如此迅速地增長，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)。頻譜的價格不菲同時相對稀缺，近期的平均價格為每人每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)中利用價格相對高昂的頻譜。

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)備上的全新移動應(yīng)用及服務(wù)對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、下載速度慢等長期困擾用戶的問題。針對不同應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量措施會有很大的差異。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于無線服務(wù)的廣泛采用至關(guān)重要。

4. 能效：對于消費(fèi)者和服務(wù)供應(yīng)商而言，便攜式設(shè)備更長的電池使用壽命和“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。其對于增強(qiáng)型和突破性服務(wù)的實(shí)現(xiàn)需要所有層級的創(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支持多個頻段和標(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個或更多。這些組件在效率和集成方面的提升對于無線電的總體能效和性能十分關(guān)鍵。

· 時鐘和定時：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的定時和頻率基準(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)。它還會對社會互動與全球化產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。此外，新興的機(jī)器型通信將會在很多細(xì)分市場內(nèi)帶來更高的生產(chǎn)率和效率。突破性創(chuàng)新對于這個愿景的實(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)。