千兆LTE與5G有何不同？

  千兆LTE：高速蜂窩寬帶的4G解決方案

  5G備受關(guān)注，因?yàn)樗殉蔀橄M(fèi)者的籌碼。千兆LTE是在智能手機(jī)上引入不間斷流媒體視頻的4G技術(shù)，一直鮮為人知。它是4G LTE的演進(jìn)，能夠以超過有線寬帶的速度提供可靠的移動(dòng)寬帶接入。

  隨著運(yùn)營商以極快的速度推出5G，覆蓋范圍正在迅速擴(kuò)大。但是，千兆LTE仍然可以在全球范圍內(nèi)使用。5G是一項(xiàng)具有新型無線電波形和新調(diào)制解調(diào)器的最新技術(shù)。因此，在一段時(shí)間內(nèi)，5G的價(jià)格會(huì)高于4G產(chǎn)品。

  由于設(shè)備中的所有新功能，新5G芯片組的成本將包括價(jià)格溢價(jià)。另一方面，隨著4G設(shè)備通過大規(guī)模部署實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，價(jià)格將會(huì)下降。

  千兆LTE與4G LTE

  隨著第四代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)(4G)的出現(xiàn)，人們更加關(guān)注數(shù)據(jù)傳輸。前幾代蜂窩標(biāo)準(zhǔn)(2G和3G)以語音和文本功能為中心，迎合智能手機(jī)出現(xiàn)之前的消費(fèi)者。

  對(duì)于智能手機(jī)和移動(dòng)寬帶通信，LTE-Advanced(LTE-A)標(biāo)準(zhǔn)于2011年獲得批準(zhǔn)(3GPP第10版)。它提供了1 Gbps的峰值下載數(shù)據(jù)速率。

  LTE-Advanced Pro(LTE-A Pro)增強(qiáng)了千兆LTE功能。3GPP于2015年左右通過版本(Rel)13批準(zhǔn)了此標(biāo)準(zhǔn)。LTE-A Pro使4G更進(jìn)一步。它提供3 Gbps范圍內(nèi)的峰值下載速度，具體取決于網(wǎng)絡(luò)的高載波聚合可用性(LTE-A Pro允許多達(dá)32個(gè)20-MHz載波)。

  關(guān)鍵的5G技術(shù)和策略，使LTE-A Pro能夠證明這些超高速連接的穩(wěn)健性和彈性。連接速度可以比有線寬帶更快。這些包括：

  載波聚合

  移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商(MNO)可以提供更高的數(shù)據(jù)速度。它們結(jié)合了無線電頻譜多個(gè)部分(稱為“載波”)的數(shù)據(jù)承載能力來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

  載波聚合將MNO通常不連續(xù)的載波組合在一個(gè)或多個(gè)頻帶內(nèi)。它擴(kuò)展了數(shù)據(jù)通路寬度和承載能力，以實(shí)現(xiàn)更高的容量和速度。千兆LTE需要聚合5個(gè)或更多載波，才能將理論數(shù)據(jù)速率推至高于3 Gbps的峰值。

  隨著5G占據(jù)更多的頻譜份額，行業(yè)趨勢(shì)最終將所有設(shè)備遷移到5G。然而，這需要十多年的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。到那時(shí)，LTE將填補(bǔ)中端設(shè)備的空白。

  借助3xCA，LTE設(shè)備將在許多寬帶用例中獲得不錯(cuò)的速度。此外，需要數(shù)千兆比特速度的高端設(shè)備最終將遷移到5G。

  許可輔助訪問(LAA)

  為了增加承載數(shù)據(jù)的無線電頻譜容量，LAA將未許可的5 GHz頻段與MNO的許可頻譜結(jié)合使用。許可頻譜被稱為“清除頻譜”。除了被許可方之外，沒有人在許可的區(qū)域邊界內(nèi)使用該頻譜。

  未經(jīng)許可的頻譜可用于各種用途，例如Wi-Fi，其也在5 GHz頻段內(nèi)運(yùn)行。LAA必須繞過這些其他用戶，應(yīng)用諸如Listen-Before-Talk(LBT)功能等技術(shù)來識(shí)別和利用未使用的通道。

  256-QAM

  正交調(diào)幅(QAM)是一種高效的雙域編碼策略。它利用幅度和頻率調(diào)制來編碼無線電波形中的信息。QAM值越高，波形可以攜帶的信息越多。

  在256-QAM之前，有64-QAM。當(dāng)使用64-QAM時(shí)，每個(gè)編碼符號(hào)中可以包含6位信息，因此2^6等于64。在256-QAM中，8位數(shù)據(jù)可以打包在同一個(gè)符號(hào)中，因此2^8等于256。256-QAM比特率比64-QAM比特率快30%。

  這種增加的數(shù)據(jù)速率意味著256-QAM需要比64-QAM更好的信噪比(SNR)。因此，當(dāng)無線電接收良好并獲得強(qiáng)大信號(hào)時(shí)，其性能可以比基于64-QAM的舊系統(tǒng)好30%。

  4 x 4多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)

  隨著載波聚合通過多個(gè)載波實(shí)現(xiàn)更高的帶寬，每個(gè)頻段具有多個(gè)天線路徑的MIMO也是如此。千兆LTE網(wǎng)絡(luò)在基站上標(biāo)準(zhǔn)化了四根天線，在設(shè)備上標(biāo)準(zhǔn)化了四根天線。這些天線提高了頻譜效率和數(shù)據(jù)速度，使設(shè)備能夠連接到最穩(wěn)定的可用信號(hào)。

  千兆LTE與5G

  雖然千兆LTE和5G很相似，但有些關(guān)鍵細(xì)節(jié)可將它們區(qū)分開來。5G在低于6 GHz范圍和超高毫米波(mmWave)頻譜(高達(dá)40 GHz)的可用頻率中添加了新頻段。4G主要部署在較低頻率(最高2.5 GHz)，除了少數(shù)3.5 GHz頻段(也稱為中頻段)。

  此外，4G頻譜的最大帶寬限制為20 MHz。這意味著每個(gè)4G載波的容量限制為20 MHz。另一方面，5G定義了100 MHz寬的新頻段。我們可以想象，幾家運(yùn)營商如何在5G網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高速。

  由于寬帶豐富的毫米波單元覆蓋面積小，因此必須密集集中才能達(dá)到目標(biāo)用戶體驗(yàn)水平。5G體驗(yàn)與千兆級(jí)LTE截然不同，需要建設(shè)新的基礎(chǔ)設(shè)施，這需要時(shí)間。

  另一個(gè)區(qū)別是5G網(wǎng)絡(luò)可以在兩種模式下工作：獨(dú)立(SA)或非獨(dú)立(NSA)。SA表示系統(tǒng)與所有5G無線電和核心網(wǎng)絡(luò)一起運(yùn)行。NSA使用以不同模式組合的LTE和5G資源。

  隨著2020年發(fā)布的3GPP Rel 16，5G成為關(guān)鍵工業(yè)過程中使用的有線網(wǎng)絡(luò)的可靠替代方案。這些過程由各種基于有線和光纖的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(TSN)主導(dǎo)。Rel 16的超可靠低延遲通信(URLLC)功能規(guī)定鏈路可靠性優(yōu)于99.9999%，延遲在毫秒范圍內(nèi)。

  千兆LTE網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和用例

  千兆LTE的廣泛可用性和不斷下降的連接成本提供了更容易采用的優(yōu)勢(shì)。與5G不同，它不需要建造新塔或重新設(shè)計(jì)設(shè)備天線來應(yīng)對(duì)毫米波或URLLC技術(shù)的需求。千兆LTE為全球企業(yè)提供了許多與5G相關(guān)的好處，例如高速數(shù)據(jù)，而沒有設(shè)計(jì)上的挑戰(zhàn)。

  以下是千兆LTE的一些理想用例：

  偏遠(yuǎn)地區(qū)

  企業(yè)和機(jī)構(gòu)必須經(jīng)常將網(wǎng)絡(luò)連接添加到現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施無法觸及的站點(diǎn)和場(chǎng)所。使用銅線或光纖的有線連接可能非常昂貴，并且需要很長的安裝準(zhǔn)備時(shí)間。部署蜂窩路由器來為這些站點(diǎn)提供千兆LTE寬帶訪問更具成本效益。在自然災(zāi)害和彈出事件等情況下，這是唯一可用的選擇。

  工業(yè)應(yīng)用

  千兆級(jí)LTE在一些工業(yè)應(yīng)用中至關(guān)重要，例如需要高帶寬的安全應(yīng)用。如果一家企業(yè)需要全天候監(jiān)控遠(yuǎn)程位置，千兆LTE是最可靠的方法。

  高清(HD)、超高清(UHD)攝像頭，以及用于監(jiān)控和工業(yè)應(yīng)用的攝像頭對(duì)上行鏈路的帶寬要求較高。然而，并不是所有的千兆LTE模塊都能提供完整的規(guī)格。千兆LTE模塊必須在上行鏈路端實(shí)現(xiàn)兩條無線電鏈，以提供帶間載波聚合。否則，設(shè)備只能從網(wǎng)絡(luò)容量的一半中獲益。

  分支機(jī)構(gòu)或新店

  千兆LTE為必須在分支機(jī)構(gòu)或臨時(shí)商店建立互聯(lián)網(wǎng)連接的企業(yè)提供了一種廉價(jià)、高效的解決方案。它只需要極少的設(shè)置:運(yùn)營商只需打開LTE路由器，幾分鐘就能提供連接。

  故障轉(zhuǎn)移訪問以減少停機(jī)時(shí)間

  即使辦公室與互聯(lián)網(wǎng)和總公司保持有線連接，千兆LTE也可以作為備份系統(tǒng)。停機(jī)時(shí)間可能代價(jià)高昂，小企業(yè)每分鐘損失約423美元，大企業(yè)每分鐘損失約9,000美元。相比之下，千兆LTE備份系統(tǒng)的成本非常低，并且可以為此類損失提供保險(xiǎn)。

  當(dāng)我們等待5G更密集的覆蓋時(shí)，千兆LTE已提供了一種方便且高效的解決方案。