5G帶來全新機遇:實現(xiàn)高速傳輸?shù)木薮箫w躍

Anja Schaal

人人談?wù)?G已久，第一批5G網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)建成并進行了早期測試。但5G將會提供哪些實際好處呢？蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施將如何改變？LTE將會如何？現(xiàn)在所有的設(shè)計都需要直接移植到5G嗎？

為了確定企業(yè)是否應(yīng)當開始采用5G及何時采用是適當時機，應(yīng)該看一看5G的3個關(guān)鍵方面。它們針對不同的應(yīng)用，進行了相應(yīng)的改善。

1）增強型移動寬帶（eMBB）。它具有高達20Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，專為數(shù)字生活方式應(yīng)用以及高清視頻、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實等高帶寬應(yīng)用量身定制，高數(shù)據(jù)速率允許超快加載網(wǎng)站和實現(xiàn)不間斷的視頻內(nèi)容流。

2）大規(guī)模機器類型通信（mMTC）。由于MTC設(shè)備的連接密度非常高，所以mMTC可在城市環(huán)境中的任何地方提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在5G發(fā)展的最后階段，每平方公里將支持100萬個這樣的連接，允許眾多設(shè)備同時間在同一個無線小區(qū)中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，且不會相互干擾，從而讓人們在聚集歡慶節(jié)日或在體育場觀看比賽時，不會再遇到連接問題。

3）超可靠低延遲通信（uRLLC）。它提供低于1ms的延遲，適合對可靠性要求極高的時間關(guān)鍵型應(yīng)用。這對于實現(xiàn)自動駕駛、車到車和車到萬物的初始通信至關(guān)重要，更不用說基于云的預(yù)測性維護了。

1全新的5G基礎(chǔ)設(shè)施

首批基于3GPP Release 15的eMBB 5G產(chǎn)品已經(jīng)上市，但大多數(shù)無法提供20Gbit/s的目標數(shù)據(jù)速率。現(xiàn)有的LTE/6GHz以下頻段（頻率范圍1，F(xiàn)R1）通常無法為此用途提供足夠的帶寬，因此5G應(yīng)用需要新頻段，即從（24～100）GHz（FR2）的mmWave（毫米波）超高頻段。這需要全新的移動通信基礎(chǔ)設(shè)施，因為1座LTE無線電塔覆蓋其周圍幾平方公里的區(qū)域，但mmWave信號僅支持1km的最大范圍，并且不像LTE信號那樣全面圍繞四周，而只是一個方向。

即便如此，許多企業(yè)已經(jīng)啟動了5GeMBB項目，其5Gn78頻段（3.3～3.8）GHz）允許這樣做，可以創(chuàng)建私人或企業(yè)特定的移動網(wǎng)絡(luò)，稱為園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。這些使得企業(yè)能夠獨立于移動通信服務(wù)提供商，并且在建立智能工廠方面先拔頭籌。

2名副其實的長期演進

新5GNR標準（New Radio）的引入，會否使現(xiàn)有的LTE設(shè)計過時？這種擔憂是有道理的，因為許多5G FR1頻段與LTE頻段重疊。不過，人們無需擔心，動態(tài)頻譜共享（DSS）這樣的技術(shù)允許LTE和5G等不同標準共享相同的頻段。

5GNR還支持頻段內(nèi)LTE-IoT，這是帶有NB-IoT的LTE-M，因此“長期演進（LTE）”仍將是名副其實的“長期”。最新的LTE-M和NB-IoT解決方案已經(jīng)面世并符合3GPP Release 14要求。這兩項技術(shù)都在伴隨著每個新的3GPP Release而不斷發(fā)展，直到它們最終（截至現(xiàn)今的3GPP Release 16）成為5GmMTC。這意味著目前使用LTE-M和NB-IoT的LTE-IoT設(shè)備仍可在5G NR下工作。這對于5G NR使用核心5G網(wǎng)絡(luò)的獨立5G網(wǎng)絡(luò)（SA）和非獨立網(wǎng)絡(luò)（NSA）都是如此，后者通過4G/EPC（演進分組核心）網(wǎng)絡(luò)來提供5GNR服務(wù)。

因此，現(xiàn)有的LTE和LTE-IoT設(shè)計不僅可以在5G下繼續(xù)無縫運行，實際上建議開始為mMTC應(yīng)用開發(fā)LTE-M/NB-IoT解決方案，以確保平穩(wěn)過渡。

3第一步的組件

如果您想直接進入5G時代，儒卓力已經(jīng)為您準備好合適的組件。對于eMBB實施項目，Telit的FN980m 5G/LTE卡是首批支持5G3GPPRelease15的產(chǎn)品之一，支持6GHz以下頻段FDD和TDD，以及mmWave、LTE、WCDMA和GNSS。因此5G提供高達5.5 Gbit/s的下行速率和高達2.7 Gbit/s的上行速率，相比之下，4G仍然僅允許實現(xiàn)2.4Gbit/s下行速率和211 Mbit/s上行速率。憑借標準M.2（NGFF）外形尺寸和（-40～85）°C的工作溫度范圍，F(xiàn)N980m5G/LTE卡適用于具有高速傳輸速率的無線固定網(wǎng)絡(luò)接入點、企業(yè)路由器和網(wǎng)關(guān)、室內(nèi)和室外終端設(shè)備（客戶端設(shè)備（CPE））、視頻傳輸和監(jiān)控。FN980卡也可作為純5G/LTE 6 GHz以下解決方案提供。

Telit已將ME310G1模塊添加到其xE310系列中，專門用于mMTC應(yīng)用。支持具有省電模式（PSM）和擴展不連續(xù)接收（eDRX）的3GPP Release14CatM1/NB2，可實現(xiàn)具有低能耗和更長電池壽命的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。它非常適合涉及數(shù)千或數(shù)百萬個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用，這些應(yīng)用不僅需要高能效，而且低成本比高速數(shù)據(jù)速率更重要（例如醫(yī)療設(shè)備、健身追蹤器、工業(yè)傳感器、智能電表）。憑借最高15dB/20dB的最大耦合損耗（MCL），相比先前的蜂窩LTE標準，該模塊還提供了更大的覆蓋范圍，從而更好地穿透建筑物。

Nordic Semiconductor公司以nRF9160SiP（系統(tǒng)級封裝）模塊為LTE-M和NB-IoT（3GPP Release 13）提供解決方案。這款極其緊湊、高度集成的SiP器件已經(jīng)通過全球運營預(yù)認證。它的外殼尺寸為10mm×16mm×1mm，提供了應(yīng)用MCU、采用ARM TrustZone和ARM CryptoCell安全技術(shù)的ARM Cortex-M33 CPU、LTE調(diào)制解調(diào)器、RF前端和電源管理。對于具有精確位置檢測的資產(chǎn)追蹤應(yīng)用，提供支持GPS功能的型款。nRF9160具有許多數(shù)字和模擬接口以及外圍設(shè)備，非常適合通過移動網(wǎng)絡(luò)將設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，用于物流和資產(chǎn)追蹤、智能計量、智慧城市應(yīng)用、智能基礎(chǔ)設(shè)施、智能農(nóng)業(yè)、可穿戴設(shè)備和醫(yī)療應(yīng)用。

4用于5G應(yīng)用的天線

儒卓力產(chǎn)品組合已包含5G天線產(chǎn)品。PulseLarsen的W3554系列超寬帶偶極天線產(chǎn)品的頻率范圍為（698～6000）MHz，不僅適用于5G應(yīng)用，還適用于2G、3G和4G以及GNSS、WiFi、藍牙、低功耗藍牙、ZigBee和868、915、2400和5000 MHz ISM頻段應(yīng)用。這款PCB天線尺寸僅為30mm×120mm×0.2mm。

PulseLarsen緊湊型W3415 5G SMD天線支持所有6GHz以下頻段（4G和5G），尺寸僅為40mm×7mm×3mm。由于1塊電路板上有多個天線，多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)可以優(yōu)化使用5G。一根天線可以作為主天線，而另一根天線可以作為分集天線。

5電源和計算方面

為了開發(fā)內(nèi)部園區(qū)網(wǎng)絡(luò)，全漢（FSP）企業(yè)提供了專門的5G網(wǎng)絡(luò)組件。它們適用于基站、接入網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心或單個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。得益于供應(yīng)商擴展和修訂產(chǎn)品組合，用戶不再需要自行設(shè)計網(wǎng)絡(luò)組件。

儒卓力還能夠使用華碩、研華和英特爾的產(chǎn)品為基于網(wǎng)絡(luò)的信息處理任務(wù)開發(fā)定制解決方案概念。即使眾多產(chǎn)品組合也無法滿足客戶的所有需求，作為5G園區(qū)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的成員，儒卓力也能夠聯(lián)合許多合作伙伴提供協(xié)助。

6結(jié)論

為了提供全球5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施將發(fā)生重大的變化，尤其是通過園區(qū)網(wǎng)絡(luò)。這種變化的驅(qū)動力將是5G應(yīng)用狀況所帶來的改進。但那些在LTE基礎(chǔ)上發(fā)展的企業(yè)也無需擔心——LTE將在5G下繼續(xù)生存。