5G――下一波人物互聯(lián)的新浪潮

無(wú)論何時(shí)何地，互聯(lián)互通所帶來(lái)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，手機用戶(hù)占世界人口的96%，而在發(fā)達國家中，有74%的人都在使用移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)。到2019年，無(wú)線(xiàn)數據網(wǎng)絡(luò )流量預計將增加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(hù)。

另一方面，機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?chē)姎馐斤w機所收集的傳感器數據量將超過(guò)半個(gè)TB，而這些數據的大部分都需要被傳送回地面通信站?；蛘?，僅僅是燃氣渦輪引擎上單個(gè)葉片的一個(gè)傳感器每天就會(huì )產(chǎn)生數千兆字節的數據。

各種各樣的因素促使了這種指數式增長(cháng)對于無(wú)線(xiàn)連接的需求。全新的應用和數據密集型內容正在利用無(wú)線(xiàn)通信電路進(jìn)行快速傳輸。流媒體和基于云端的服務(wù)占據了高達80%的無(wú)線(xiàn)基礎設施有效載荷。而即將到來(lái)的更高分辨率視頻內容也將進(jìn)一步推動(dòng)對于更高帶寬的需求。

無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)是寬帶訪(fǎng)問(wèn)的主要方式。此外，很多便攜式設備不再提供USB或顯示接口，而是將所有通信都交給了無(wú)線(xiàn)通信電路。我們也看到，越來(lái)越多的設備通過(guò)無(wú)線(xiàn)實(shí)現了彼此間的通信，同時(shí)無(wú)需過(guò)多的人為干預。在工業(yè)和商業(yè)應用以及其它無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中，機器類(lèi)型通信的部署正在不斷增加。

由于終端設備的計算任務(wù)和存儲正在轉向云端資源，云端服務(wù)也面臨著(zhù)快速增長(cháng)。諸如拼車(chē)、無(wú)人機遠程感測和很多其它應用也在全新移動(dòng)商業(yè)領(lǐng)域中興起，這將進(jìn)一步增加設備與云端服務(wù)器之間的無(wú)線(xiàn)流量負荷。

因此，在推動(dòng)5G標準這項突破性技術(shù)的進(jìn)程中，有兩個(gè)主要因素：首先，優(yōu)化和增強現有無(wú)線(xiàn)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，以支持諸如機器型、車(chē)輛通信和其它任務(wù)關(guān)鍵型低延遲應用等全新服務(wù)。在本文中，我們將回顧5G標準的部分要求和發(fā)展前景，闡述其所帶來(lái)的影響，并介紹TI針對未來(lái)無(wú)線(xiàn)基礎設施的強大產(chǎn)品組合。

下一代5G無(wú)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)數據需求預計將增加30倍。為了滿(mǎn)足如此迅速地增長(cháng)，5G標準將實(shí)現10倍容量提升和3倍頻譜效率作為目標。頻譜的價(jià)格不菲同時(shí)相對稀缺，近期的平均價(jià)格為每人每MHz 2美元。5G標準將使用現有的已許可和免執照頻段，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(xiàn)、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)格相對高昂的頻譜。

2. 發(fā)展、靈活和異構：全新的5G標準將需要具有一定的靈活性，以跟上不斷發(fā)展的生態(tài)系統和全新應用。便攜式設備、新興汽車(chē)通信、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和其它設備上的全新移動(dòng)應用及服務(wù)對于延遲和帶寬的需求也在發(fā)展。5G將從現有蜂窩標準的演變中受益。此外，它將在已許可與免執照的頻帶中協(xié)調和優(yōu)化現有的無(wú)線(xiàn)電線(xiàn)路，其中包括WiFi以及針對那些超密集區域，在毫米波頻譜內的全新無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。

3. 服務(wù)質(zhì)量：未來(lái)的無(wú)線(xiàn)系統有望解決通話(huà)中斷、覆蓋范圍差、下載速度慢等長(cháng)期困擾用戶(hù)的問(wèn)題。針對不同應用的服務(wù)質(zhì)量措施會(huì )有很大的差異。高可靠度車(chē)輛或機器型通信中的低延遲、流媒體視頻中的高數據帶寬以及用戶(hù)所需要的良好覆蓋范圍對于無(wú)線(xiàn)服務(wù)的廣泛采用至關(guān)重要。

4. 能效：對于消費者和服務(wù)供應商而言，便攜式設備更長(cháng)的電池使用壽命和“綠色”訪(fǎng)問(wèn)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量巨大的節點(diǎn)，而需要更高峰值數據速率的視頻流反之卻擁有更少的節點(diǎn)。因此，一個(gè)自適應無(wú)線(xiàn)資源分配可以?xún)?yōu)化配置，從而提高能效。

實(shí)現5G的創(chuàng )新

在未來(lái)的很多年里，5G架構將繼續在網(wǎng)絡(luò )、無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)和物理層不斷發(fā)展。其對于增強型和突破性服務(wù)的實(shí)現需要所有層級的創(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)項目，它們將推動(dòng)5G無(wú)線(xiàn)電的發(fā)展。例如：

· 高速數據采集：5G寬廣的帶寬以及多無(wú)線(xiàn)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)頻段和標準的穩健前端。

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

· 時(shí)鐘和定時(shí)：高速數據采集和高性能、寬多頻段無(wú)線(xiàn)電需要超低抖動(dòng)的定時(shí)和頻率基準。5G無(wú)線(xiàn)電的頻譜捷變特性進(jìn)一步加劇了對于快速鎖定基準的需求。

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

· 電源管理：針對下一代無(wú)線(xiàn)電的智能電源管理為分布式電源管理提供了遠程監控和通信，以及針對可變負載和流量的由自適應重配置優(yōu)化供電。

無(wú)縫和無(wú)處不在的互聯(lián)互通將繼續成為經(jīng)濟發(fā)展的主引擎，并提供了前所未有的商機。它還會(huì )對社會(huì )互動(dòng)與全球化產(chǎn)生深遠的影響。此外，新興的機器型通信將會(huì )在很多細分市場(chǎng)內帶來(lái)更高的生產(chǎn)率和效率。突破性創(chuàng )新對于這個(gè)愿景的實(shí)現是不可或缺的。在TI，我們將全力以赴地實(shí)現這一目標。