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在5G时代频谱共享是蜂窝和WiFi增长的关键

更新时间:2021-12-10 11:57:57

导读 随着5G网络的全球推出,一个消费者以前不知道的词——“频谱”——已经成为下一代无线设备的关键。无线频谱是看不见的,但你可以把它想象成

随着5G网络的全球推出,一个消费者以前不知道的词——“频谱”——已经成为下一代无线设备的关键。无线频谱是看不见的,但你可以把它想象成一条分成窄车道的高速公路,这样车辆就可以在目的地之间安全地并行行驶。19世纪末20世纪初,最早的无线电信号可以随时随地传播,但随后的电视、雷达、卫星、手机等无线设备,都要求政府为个人目的分配特定的无线电频率(频谱),打造一条空中不可见的多车道数据高速公路。

让我们把无线频谱描述成一个湖,船代表不同类型的数据。如果湖面上只有几艘帆船漂浮,即使没有用水规律,碰撞也几乎不可能。然而,一旦Jet Skis、摩托艇和游艇出现,规则就成为防止碰撞的必要条件。最终,湖中可能会挤满船只,因此有必要修建通道来保持每个人的移动。

这就是无线通信领域发生的事情。想象一下,摩托艇被卡在一条笔直但狭窄的“仅限摩托艇”道路上,旁边是物理上分开的“仅限Jet Ski”和“仅限游艇”车道,无法穿越。即使摩托艇有强大的发动机,也需要减速以避免撞到其他船只和车道的边缘,以及不产生溅到相邻车辆的尾流(干扰)。

随着我们进入5G时代,工程师们一直在寻找5G设备的新渠道,以及通过共享来改善已建立的无线渠道的方法。如果部分或全部船只可以相互通信,则可以加宽“仅摩托艇”车道,以容纳两三种不同类型的车辆共享空间,这样每辆车辆都可以停止对焦而不会与边缘发生碰撞,其他船只也不会一直在里面,速度会更快。你甚至可能需要更宽的车道让新的大船下水。

这其实就是频谱共享背后的概念。如果4G是摩托艇,5G是气垫船,那么它可以受益于更宽的车道。但是气垫船不能只指望其他东西出现时就被移走;它需要找到分享水的方法。

手机运营商和监管机构花了大约两年时间才分配到5G专用频谱——只有气垫船的专用车道。他们通过使用过去蜂窝设备未使用的“毫米波”频谱来实现这一目标,使运营商能够仅为5G购买超宽频道。不幸的是,这些渠道的建设成本很高——也许太贵了——并带来了其他难以快速克服的挑战。工程师们预测了这些问题,并开发了一种让5G共享旧的非5G频谱的方法。

其中一种安排叫做动态频谱共享(DSS),它允许5G信号共享4G信道。DSS有效地使运营商能够在未来为气垫船准备现有的航道,而无需更换摩托艇或将现有的4G车道转换为两个较小的4G或5G车道。这个通道允许4G和5G流量通过,随着4G越来越不常见,可以动态转换为5G,在很大程度上或完全使用。

一些运营商和设备将支持相关的5G技术,这被称为双连接或EN-DC。今年3月,SK电信利用三星Galaxy S10 5G同时共享5G和4G通道,形成一条庞大的数据管道,这样5G通道带宽的5Gbps将与4G通道带宽的15Gbps相结合,提供65Gbps的总数据速率。把它想象成气垫船和摩托艇连接在一起的两条车道——这种技术几乎使S10 5G的最大性能翻倍。

5G的另一个分享机会:Wi-Fi路由器使用的无线信道。此前,政府为Wi-Fi通信预留了频谱,但5G设备在可用时可以共享相同的频率。在这里,关键的挑战是要尊重Wi-Fi和5G设备对频谱的使用,这不仅可以防止船只相互碰撞,还可以使船只以最佳速度运行。

蜂窝设备厂商和运营商显然希望5G能够更好地利用现有的Wi-Fi频谱和未来政府正在发布的邻频,达到“无牌照”(对多用户开放)的目的。这个过程持续且缓慢,但似乎在技术和监管方面取得了进展,尤其是因为5G可能很快就会开始卸载一些Wi-Fi和有线互联网流量,这使得蜂窝连接比以前更加重要。

在最近的一篇博客文章中,高通指出,5G NR-U——一种允许5G信号在未经许可的频谱上工作的技术——目前通过手动搜索其他船只并仅在水道空闲时移动来共享Wi-Fi频谱,该系统被称为“先听后说”这比完全不共享频谱要好。但这个过程会拖慢5G,迫使其等待Wi-Fi;我们的目标是开发下一代5G和Wi-Fi标准,以便它们的信号能够同步,更好地协同工作。即使我们在Wi-Fi 6路由器和设备中看不到它,它也可能成为Wi-Fi 7的议程。

无线领域将在未来十年发生巨大变化,因为空中飞行的数据量只会增加——就像过去几代人发射无线电、电视、卫星、蜂窝和无线信号之后一样。即使你自己看不到无线信号,你也可以肯定,随着时间的推移,5G设备将与4G和Wi-Fi设备共享频谱,这将切实改变我们的工作、娱乐和旅行方式。随着共享程度的提高,它们将继续变得更快,并为每个人带来好处。

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