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5G Windfall: 电子元件将迎来 5G 东风 (Mandarin Version)

by Chris Taylor | Dec 30, 2015

在最近的展销会上,人们都在纷纷讨论“什么是 5G”?答案是:“这取决于您的想象”!结果是,这些可能离真相相去不远。

支持者设想的 5G 将提供 10 Gbps 的峰值数据速率,可以连接超过数百个设备,容量将达到当前网络的 1000 倍。5G 将延迟至少降低一个数量级,使传感器在电池供电下可以工作 10 年之久。此外,还有更多优势。

3GPP、WRC 和其他行业组织已经开始定义 5G。目前看来,5G 将具有一个统一灵活的端对端动态控制架构,工作波段覆盖 6 GHz 以下的无线电频率,包括传统 4G 和 Wi-Fi,而且还可以统一控制新毫米波段 6 GHz 以上的无线电频率。如果按设想工作,5G 将为任何人和任何事物在任何地点和任何时间提供近乎无限的数据分享能力。

  • 第 1 阶段将在 2018 年下半年完成。第 1 阶段将列入 3GPP Release 15。这有望为 6 GHz 以下的蜂窝网络定义新的空中接口,这将最终取代 4G。
  • 第 2 阶段将在 2019 年 12 月完成并提交给 IMT 2020,届时将列入 3GPP Release 16。这预计将包括 6 GHz 以上的频段,有可能一直扩展到 100 GHz。
  • 商业化可能在 2020 年或 2021 年早期开始。毫无疑问,无线网络运营商会抢先提供“5G”,但真正的 5G 应该会赶在 2020 年东京奥运会召开时出现。

通过 5G 技术,我们可以:

  • 利用最佳可用频谱,始终为消费者提供无缝的无线连接。
  • 通过聚合技术同时连接不同频段和接入信道(LWA、LTE-U 等,如果允许),提供稳健的可靠性和速度更快的数据传输。
  • 利用共享、许可和非许可频谱,为户外和企业环境、体育场馆和卖场、住宅和热点环境提供广域网到局域网的支持。

5G 将支持物联网,包括从高速低延迟到低速高延迟的应用,并扩充设备和物联网的连接方式:

  • 5G 将涵盖设备到设备的自动发现技术,简化物联网连接。
  • 设备到设备的无线多跳网将会扩大到涵盖基站或接入点不可用的范围。
  • 5G 将接入点、无线中继和回程集成在一个系统内,简化了大型和小型无线网的规划和铺设。
  • 5G 支持车辆到车辆 (V2V) 以及车辆到基础设施 (V2X) 的通信。
  • 还支持多条链路,提供冗余能力和可靠性,在允许时,还可利用聚合技术提供更高的数据速率。

5G 应用范围包括需要采用低至高功耗的设备,以及实现低至高延迟通信的应用。这可能包括:

  • 智慧城市和智能电网。
  • 可穿戴设备和传感器。
  • 无人驾驶汽车。
  • 云游戏。
  • 远程工业控制和过程自动化
  • 沉浸式视频、移动全息(真实 3D)显示和扩充实境。
  • 超大流量场合,比如体育场馆。
  • 灾难救援和应急管理。

5G 将在 6 GHz 以下的的蜂窝频段中采用基于 OFDM 的全新调制和接入方案,提高频谱效率。5G 还可以在小区内采用各种毫米波段;WRC 将于 2019 年初举行,届时将尝试对全球可用的 5G 频段 (6 GHz - 100 GHz) 进行协调。

最近在圣迭戈举行的分析师大会上,高通展示了一种采用波束控制的 28 GHz 无线电系统,其中使用由 128 个元件组成的天线和低阶调制技术,可以在走廊中实现 400 Mbps 的传输速度。根据高通公司介绍,此系统的视线传播范围为 350 米;同时指出,在典型的城市部署中,例如曼哈顿,视线传播范围有 150 米。高通称,系统完全工作时,可以利用高阶调制实现每秒数千兆的传输速度。28 GHz 频段只是 5G 网络所考虑的一个毫米波段,但这是一个非常好的测试案例。

5G 将使用短帧时长(传输时间间隔或 TTI)实现动态 TDD,确保延迟超低,这意味着 5G 不会向后兼容 4G。为同时支持 5G 和 4G 网络,无线电需要在 5G 和 4G 模式之间切换。

5G 将会部署大规模多输入多输出技术,可能会采用多达 128 Tx 和 128 Rx 的天线。在低频波段,无线电将采用多个 Rx 和 Tx 信号通路,每条通路具有相应的信道状态信息,这意味着需要部署更多 PA、LAN 以及开关极和刀片。在 30 GHz 以上的频段,无线电可能会采用相控阵波束控制,在天线位置借助于一条发射和接收路径进行控制。这在 60 GHz 的 CMOS 元件中已经很常见,通过波束控制式天线阵列补偿 CMOS 在高频波段的低效率。GaAs 和 GaN 将从 5G 中受益,而 SiGe-BiCMOS 和 CMOS 亦是如此。

5G 还会利用网状网络在传统基站不可用的场所提供服务。目前尚不清楚消费者是否会放弃将手机呼叫从其他用户中继至远方基站的带宽,但网状网络至少可以在紧急情况下提供基本或应急蜂窝电话服务。

5G 意味着移动设备将采用更多的频段和更多的无线电频率,这将扩大电子元件供应商的市场。但我们认为,5G 主要受益者是能够提供多种无线半导体产品组合的高份额蜂窝电话芯片供应商,比如高通和联发科。小型供应商也会从中受益,但在各种无线电频率提供全套电子元件会带来沉重负担,除非它们专门从事于 5G 独特技术、元件和频段的研究。

如果您是 Strategy Analytics 用户,并且可以使用先进半导体或射频及无线电子元件服务,可在此处了解关于 5G 的更多信息。

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