5G——下一波人物互联的新浪潮

TI公司



5G
——下一波人物互联的新浪潮

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全新的应用和数据密集型内容正在利用无线通信电路进行快速传输。流媒体和基于云端的服务占据了高达80%的无线基础设施有效载荷。而即将到来的更高分辨率视频内容也将进一步推动对于更高带宽的需求。

无线连接正在迅速取代很多不同形式的电缆连接。在世界上的很多地方，无线是宽带访问的主要方式。此外，很多便携式设备不再提供USB或显示接口，而是将所有通信都交给了无线通信电路。我们也看到，越来越多的设备通过无线实现了彼此间的通信，同时无需过多的人为干预。在工业和商业应用以及其他无线传感器网络中，机器类型通信的部署正在不断增加。

因此，在推动5G标准这项突破性技术的进程中，有两个主要因素：首先，优化和增强现有无线用例，以便将网络容量提升百倍以上。其次，将延迟降低10倍，以支持诸如机器型、车辆通信和其他任务关键型低延迟应用等全新服务。在本文中，我们将回顾5G标准的部分要求和发展前景，阐述其所带来的影响，并介绍TI针对未来无线基础设施的强大产品组合。

下一代5G无线网络的4个主要属性

容量提升和频谱效率：从2014年到2020年，全球无线数据需求预计将增加30倍。为了满足如此迅速地增长，5G标准将实现10倍容量提升和3倍频谱效率作为目标。频谱的价格不菲同时相对稀缺，近期的平均价格为每人每MHz 2美元。5G标准将使用现有的已许可和免执照频段，以及蜂窝频段中低于6 GHz的全新频谱和毫米波频率。此外，它还将部署频谱共享、大量天线、小基站技术和多频段聚合等众多先进技术，以高效地在全新服务中利用价格相对高昂的频谱。

发展、灵活和异构：全新的5G标准将需要具有一定的灵活性，以跟上不断发展的生态系统和全新应用。便携式设备、新兴汽车通信、工业互联网和其它设备上的全新移动应用及服务对于延迟和带宽的需求也在发展。5G将从现有蜂窝标准的演变中受益。此外，它将在已许可与免执照的频带中协调和优化现有的无线电线路，其中包括WiFi以及针对那些超密集区域，在毫米波频谱内的全新无线电技术。

服务质量：未来的无线系统有望解决通话中断、覆盖范围差、下载速度慢等长期困扰用户的问题。针对不同应用的服务质量措施会有很大差异。高可靠度车辆或机器型通信中的低延迟、流媒体视频中的高数据带宽以及用户所需的良好覆盖范围对于无线服务的广泛采用至关重要。

能效：对于消费者和服务供应商而言，便携式设备更长的电池使用寿命和“绿色”访问点的能效十分关键。很多M2M网络具有相对较低的工作周期和数量巨大的节点，而需要更高峰值数据速率的视频流反之却拥有更少的节点。因此，一个自适应无线资源分配可以优化配置，从而提高能效。

实现5G的创新

在未来的很多年里，5G架构将继续在网络、无线访问和物理层不断发展。其对于增强型和突破性服务的实现需要所有层级的创新。在TI，我们拥有覆盖多种创新型产品组合的广泛研发项目，它们将推动5G无线电的发展。例如：

① 高速数据采集：5G宽广的带宽以及多无线电的特性需要一系列的宽带超高速ADC和DAC，以提供最大的灵活性和一个支持多个频段和标准的稳健前端。

② 具有大量MIMO的先进RF域处理：5G中功率放大器、天线、滤波器和匹配电路的数量可以高达64个或更多。这些组件在效率和集成方面的提升对于无线电的总体能效和性能十分关键。

③ 时钟和定时：高速数据采集和高性能、宽多频段无线电需要超低抖动的定时和频率基准。5G无线电的频谱捷变特性进一步加剧了对于快速锁定基准的需求。

④ 毫米波技术：具有大量天线，频率在27 GHz和以上的高集成度多输入多输出 (MIMO) 无线电是5G系统的关键。

⑤ 电源管理：针对下一代无线电的智能电源管理为分布式电源管理提供了远程监控和通信，以及针对可变负载和流量的由自适应重配置优化供电。

无缝和无处不在的互联互通将继续成为经济发展的主引擎，并提供了前所未有的商机。它还会对社会互动与全球化产生深远的影响。此外，新兴的机器型通信将会在很多细分市场内带来更高的生产率和效率。突破性创新对于这个愿景的实现是不可或缺的。