通常,很多事物的前進路徑被認爲是隨着時間推移的漸進式變化,但技術的變革卻並非如此,它更多呈現得是一種量變+質變的巨大飛躍。我們似乎正邁向一個技術爆炸的時代,以至於技術的變革極其多:比如量子計算,被認爲將會帶來算力革命;而算力驅動的人工智能,將改變各個行業的商業模式和運營模式;再比如區塊鏈,被認爲將變革生產關係……如今在通信領域,幾乎沒有人懷疑,5G是一場技術變革,並很可能引發一場產業革命。

作爲5G基礎技術的重要貢獻者和參與者,高通公司一直在推動5G的標準制定、技術發展、商業落地和產業協作。最近,高通又一次出席2018年中國移動全球合作伙伴大會,並帶來了兩個5G消息——中國移動通信集團終端有限公司和一批中國OEM廠商,包括小米、一加、OPPO、vivo和中興通訊在內,正在採用高通驍龍855移動平臺並配合驍龍X50 5G新空口調制解調器系列,開發5G終端;同時,5G移動終端樣機亮相,包括智能手機和CPE,意味着5G商用又向前邁了一步。

讓產業跨過技術門檻

幾乎每隔10年,移動通信行業就會經歷一場變遷。

第一款真正的手機出現在80年代早期,讓我們可以隨時隨地接打電話。不久後,高通面向全球推出了CDMA(Code Division Multiple Access,碼分多址)無線標準,將手機連接到互聯網並引入了3G。作爲第三代移動通信技術,3G帶來了GPS、遊戲、流媒體音樂服務和社會化媒體。

4G的出現掀起了一場智能手機革命,帶來了更快的移動網絡,催生了大量的移動直播、網約車、共享單車等移動應用興起。人們通過手機就能解決很多問題,也感受到了新的生活方式。4G LTE時代,高通的技術已經可以在你的手機上實現千兆網速、順暢接收視頻、看電視和直播、以及玩手遊等。

5G,它絕不僅僅是網速更快的新一代通信技術,更是會爲智能世界帶來超乎想象的速度、連接性和生產力。換言之,5G不只升級了智能手機,還將讓你感受智能家居、無人駕駛汽車、XR(混合現實)娛樂等,也將是工業互聯網、智慧醫療、智慧社區等行業的助推器。高通早在十多年前,就開始了5G技術的前瞻性研究;5G概念初期,高通已經着手構建5G生態,比如高通今年1月公佈的“5G領航計劃”,意在幫助中國智能手機行業抓住5G全球機遇,促進5G智能手機廣泛商用,越來越多的手機廠商已加入該計劃;在5G標準制定及各種相關測試中,高通的身影也是不斷出現。

業界普遍認爲,5G將於2019年商用,不同國家都有在2019年上半年演進到5G的計劃。在網絡方面,全球主流運營商投入數十億美元用於網絡部署,以期爲2019年實現5G商用做好準備。日本運營商NTT DoCoMo 和KDDI均表示將在2019年少量商用5G;德國電信近日公佈了5G發展計劃;美國運營商Sprint表示明年也將在9個城市推出5G服務;Verizon在幾天前推出了其5G固定無線服務。值得注意的是,這些運營商都採用了高通驍龍X50調制解調器來進行5G新空口(5G NR)的試驗。

在5G之路上,從最初的基礎性研究,到現在打通商用“最後一公里”,高通不斷推陳出新,創造了多個“里程碑”事件。在小基站、毫米波、模組等領域火力全開,不斷完善5G體驗,幫助網絡運營商和終端製造商把更優良的服務送達用戶手裏。

1、毫米波至關重要

5G雖機遇當前,但挑戰同樣不容忽視。在高通中國區研發負責人徐晧博士看來,5G頻譜劃分一直面臨資源稀缺的問題,而毫米波的優勢在於頻譜資源非常豐富,且尙未得到完全利用——目前毫米波在北美、歐洲和亞洲的很多國家備受青睞,在中國也會有廣闊的應用前景。

所謂毫米波(millimeter wave,簡稱“mmWave”),根據3GPP 38.101協議的規定,5G NR主要使用兩段頻率:FR1頻段和FR2頻段。FR1頻段的頻率範圍是450MHz~6GHz,又叫sub 6GHz頻段;FR2頻段的頻率範圍是24.25GHz~52.6GHz,人們通常叫它爲毫米波(嚴格來說,毫米波只能指EHF頻段,即頻率範圍是30GHz~300GHz的電磁波,相應波長爲 1mm~10mm)。

毫米波可謂是5G超高速率的殺手鐧。細化而言,無線傳輸要實現更快的數據傳輸速率,通常有兩種方法,一是增加頻譜利用率,二是增加頻譜帶寬(後者比前者實現起來更簡單直接,因爲後者意味着在頻譜利用率不變的情況下,利用帶寬翻倍,以實現數據傳輸速率的翻倍)。但問題是,如今常用的5GHz以下頻段已經非常擁擠。由於連網設備越來越多,頻譜資源越來越稀缺,至少目前而言,我們還只能在極其狹窄的頻譜上共享有限的帶寬。這樣一來,用戶體驗自然無法大幅提升。去哪裏尋找新的頻譜資源呢?毫米波就是解決這一問題的關鍵。

然而,很長一段時期以來,毫米波頻段屬於蠻荒之地,主要原因是時機未到:其一,毫米波缺乏市場需求,以前的移動應用並不需要這麼大的帶寬和這麼高的數據速率;其二,毫米波太貴,要克服傳播損耗、提高覆蓋範圍需要大把的金錢投入;其三,毫米波因爲頻譜高、帶寬大、速率高,技術相對不夠成熟;其四,毫米波存在缺陷:穿透力差、衰減大,不容易穿過建築物或障礙物,且可以被葉子和雨水吸收。

毫米波開始被業界認爲不夠成熟,不過基礎技術研究已經證明毫米波是可以商用的。比如,針對毫米波的缺陷,高通採用波束成型和波束跟蹤技術。即便設備被移動、射頻信道條件發生變化,也能夠得到相對穩定的信噪比(SNR)。

圖:Qualcomm Research運行在28GHz的5G毫米波原型系統

在國內,IMT-2020(5G)推進組已經啓動了包括毫米波在內的“室內+外場”測試,高通也在全球聯合衆多設備廠家開展毫米波的互聯互通,參與他們的毫米波測試。據悉,高通已與vivo合作,成功實現在商用終端中集成毫米波天線組和6GHz以下技術。而且,高通還在尋求與中國院校、研究所合作,共同推動毫米波的研究和商用。

2、小型基站取長補短

5G技術搭建方面,小型基站和毫米波可謂優勢互補。一方面,5G網絡將會採用小基站的方式,以加強傳統的蜂窩塔,間接彌補了毫米波穿透力差、衰減大的缺陷;另一方面,由於毫米波的頻率很高,波長很短,意味着其天線尺寸可以做得很小,這是部署小型基站的基礎。不難預見,未來5G網絡將不再依賴大型基站的布建架構,大量的小型基站將成爲新趨勢,以覆蓋大基站無法觸及的末梢通信。

同時,5G場景下,小型基站被認爲是優化5G網絡部署不可或缺的條件。5G網絡將利用小型基站,提供數千兆比特吞吐量和毫秒級時延,以提升無線體驗,並支持多樣化的新興應用,如AR(增強現實)和VR(虛擬現實);利用5G頻譜,小基站還可爲數千兆比特的無線速率提供機遇,使其成爲固定無線接入應用的理想方案,在傳統光纖或銅纜基礎設施難以服務的地區,爲家庭、公寓和其他場館提供“最後一公里”的寬帶連接。

圖:要達到海量數據容量,小型基站是重中之重。正是有了小型基站,網絡才能更加貼近用戶。

高通與三星電子正合作開發5G小型基站,三星5G小基站將採用高通FSM 100xx 10納米5G解決方案,幫助移動網絡運營商根據戶外和室內不同場景,進行5G商用網絡的部署,力求在速率、覆蓋、容量、時延方面保障良好體驗。

然而在任何一項技術被剛開始引入的時候,盈利方式和商業模式就成爲一個需要思考的方向。徐晧認爲,在5G建網方面,運營商可以是階段性、分步驟的,可能不需要在第一階段就把5G做到全覆蓋,而是在某些城市首先建設5G基站,逐步規模部署。而在5G商業模式方面,運營商在5G計費時,可以按流量收費,也可以探索新的商業模式,比如根據用戶個性化要求(低時延、高可靠性)的服務進行收費。

爲合作伙伴成就更多

在開篇所提,5G作爲一個技術變革,正在連接一場產業革命。這場革命帶來的飛躍事關連接,連接人與人、人與物、物與物;它也事關生態,將人員、企業、服務、流程和事物貼上智能標籤,共同成就一個既天馬行空又真實的智能世界。

高通,正與包括運營商、OEM廠商等生態夥伴一起,加速5G連接測試,完善5G商用道路,讓產業清晰地看到5G未來商用場景以及全新的商業模式,讓人們感受未來智能世界的速度和溫度。

徐晧細化了5G的海量應用場景,包括智能手機、始終連接的PC(Always Connected PC)、XR(AR+VR+MR)、車聯網、工業物聯網等等。第一,5G給智能手機帶來高速、低時延的連接,高通驍龍移動平臺可以挑大樑;第二,Always Connected PC方面,高通不僅可以利用Wi-Fi,也可以利用5G把筆記本電腦連入網絡;第三,5G的高速率、低時延能夠讓車與萬物(車、人、交通設施)之間交互連接,保證安全性,帶來自動駕駛。高通目前通過通信業與汽車業合作,正在積極推廣4G LTE-V2X和5G的V2X;第四,工業物聯網方面,現在用於生產線的機器人都是用線連接。如果5G連接能做到與其水平一致的可靠性,在自動化過程中,所有生產線的組裝或者重組裝會更容易,設備之間的連接轉變也會更方便,機器人在工廠中的移動會更自由。5G無疑會對工業自動化帶來革命性影響。

第五,有了5G,XR就成爲了一片值得被開墾的“處女地”,因爲這是一個完全不同於其他終端的形態,還將衍生更多應用場景,比如AR眼鏡、VR賽事、VR演唱會或VR表演。高通對於XR技術和產品的佈局,不僅僅是提供體積小、低功耗的集成芯片,還投入了包括軟件、高級算法、參考設計以及各種加速計劃,以幫助廠商更快地進入市場。以VR/XR眼鏡舉例,其講究輕便性、低功耗、低時延,而高通的強項在於芯片小、集成度高、低功耗。佩戴者如果轉頭或轉動眼球,VR的場景必須同時發生變化,且把數據快速傳送給用戶。

“5G就像電力一樣,它可以提供最基礎的連接支持,是能夠影響各行各業的基礎技術。”徐晧提到,高通的芯片,不光用在手機,也會應用到PC、車聯網、以及人工智能等通信相關領域。不同的領域需求不一,高通會針對這些需求做專門的支持。“高通有一個很重要的想法,就是要做基礎科技的研發。基礎科技研發的突破,能推動整個產業的發展。我們所做的研發投入,是在比較核心的、有革命性的技術上。這一定是需要大量的、長期的積累,而且需要能靜下心來把事情做好,而不能只限於追求短期的回報和利益。”徐晧表示。

正如高通總裁克里斯蒂安諾·阿蒙那句耳熟能詳的話:“過去30年,高通成功連接你我;未來30年,高通將連接萬物。”主張萬物互聯的高通,致力於憑藉獨特的業界端到端技術能力,將連接、計算和雲的世界彙集在一起,實現萬物無縫連接。

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