5G的三個標準授權頻道、非授權頻道和授權頻道介紹

5G時代的誘惑，猶如隔壁家廚房的氣味，間歇性地飄過，刺激著大家的神經。然而對於工業而言，這個氣味的信號實在是太微弱了。在2020年以前，5G的大規模應用，大家都不抱希望，沒有設備製造商會認為5G能夠迅速布置下去。即使是相關標準進展神速，6~9月份的標準的凍結期才剛剛起步，下一步建立基站、兼容機制（將來的華為、中興必須相互兼容），還有很長時間。

工業物聯網相對是區域網，因此有突破的可能性。然而在4G時代，大家被高通晶片和標準逼瘋了，而在工業領域終於找到苦主了。如可以找到可以繞開高通，又不必死等5G時代，NB-IoT窄帶物聯網率先出招。

5G時代的三個兄弟

5G有三個標準，分別是LTE（授權頻道）、LTE-U（非授權頻道）和NB-IoT（授權頻道）。

什麼是LTE

LTE，屬於授權頻道。這是最大的肥肉，當然是電信運營商的菜。標準主要是電信運營商在做，華為也在推。由於授權頻道基本是排它的，比如給了電力微波，其他人就不能用了。這個是運營商的壟斷資源，只能通過運營商來操作。

我們平時經常聽到「5G」，全稱是「5th generation mobile networks（第五代移動通信系統）」，但它並不是一個完全和4G、乃至更之前版本通信技術完全區隔的一個產物，而是說明移動通信技術即將再次發生一次足以用「換代」來概括的性能躍升。

那麼LTE-A究竟是什麼意思呢？其英文全名為「Long Term Evolution Advanced」，實際商業就是此將通信標準從3G導向4G的LTE的進階版。相比於之前的LTE技術，LTE-A發展出了非授權判斷、載波聚合、高階MIMO等一系列更加先進的通信技術，可以為用戶帶來更好的移動通信體驗。

以現在我們在4G所使用的LTE技術為例，它就跟3G時代的數種技術：HSPA、WCDMA、CDMA-2000、TD-SCDMA，有著分不開的關係。LTE-A跟5G同樣也是如此，更準確地說——LTE-A實際將會成為5G的一部分。

作為移動通信技術即將進入的下一個階段的標誌，5G的核心改變有3點：更快的速度、同時容納更多用戶的能力、更低的網絡時間延遲。

聽起來很「老生常談」，但如果從應用場景角度來看，你或許更能理解5G的重要性。它不再僅限於手機、平板這一類傳統的移動通訊設備，而是要滲透到物聯網及各種行業領域， 有效滿足工業、醫療、交通等垂直行業的業務需求，實現真正的「萬物互聯」。

總而言之，未來使用者所感受到的網絡，將不再有有線、無線之分，5G就是網絡，網絡就是5G。

所以如果從移動通信對經濟社會影響的角度來看，5G有望使移動通信技術成為一種新的「通用性基礎技術」。

5G背後繼續「發光發熱」的LTE-A

要成為全新的「通用性基礎技術」，5G自身也需要大量的改變，其中相當關鍵的就是5G新空口技術。後者的核心組成是一種基於正交分頻多工(OFDM)的新無線標準，能夠使用1GHz~100GHz無線電頻率進行通信。相比之下，目前使用的LTE/LTE-A技術的通信無線電頻率範圍為1GHz~6GHz。

兩者無線電頻率範圍相差如此之大，與應用場景設定有直接關係。通過添加全新的6GHz~100GHz毫米波段頻率，5G能夠擁有更高的理論傳輸速度，同時擁有寬度更大的通信頻段、進而擁有更大的用戶容量。

LTE-A對於5G時代來說是「關鍵的」

但這種變化同樣有「代價」：即便有Massive MIMO這樣的新技術去提高頻段效率，但新添加的毫米波波段的其信號覆蓋範圍十分有限。根據部分學術性的研究，其覆蓋半徑僅能達到200m左右，而目前4G主要使用的2.6GHz的覆蓋半徑實際上能夠達到2000m左右，這也就意味著如果真的要完全用毫米波段來覆蓋未來的5G網絡，所需要的基站數量將會達到驚人的100倍。

所以在3GPP R15的規劃中，給出的5G組網方式其實有4種，其中3種中LTE基站都將扮演重要的角色。更重要的是，LTE並不會因為5G的來臨而止步不前，它自身的「升級打怪」同樣還在繼續。

高通驍龍X20 Modem數據機，LTE再升級

那麼作為4G中堅技術，LTE又應該往哪個方向進行升級呢？前不久，高通就在其一年一度的高通驍龍技術峰會上給出了自己的答案：提速。這一點集中體現在高通這次發布的下一代手機移動平臺驍龍845身上，它就搭載了目前高通最新一代的商用化基帶數據機——驍龍X20 Modem。

驍龍X20 Modem實際上也是高通的第二代千兆級LTE數據機，官方對雷鋒網表示，它是「迄今為止支持最先進無線特性組合的LTE數據機」。

雖然只是基於現有的LTE技術和頻段，驍龍X20 Modem目前已經能夠穩定地維持1.2Gbps的下行網絡速度。

因為驍龍X20 Modem最多能夠支持5個載波，同時在4x4 MIMO技術的幫助下實現12通道同時工作，從而實現LTE Category 18下載速度。同時因為全新的頻譜使用靈活組合，驍龍X20 Modem只需要10MHz許可頻譜就能實現千兆級LTE，這大大降低了運營商的門檻。

在本次驍龍技術峰會上，高通技術人員向雷鋒網表示：「因為大部分還是基於現有LTE技術，所以目前已經有27個國家的45個運營商，已經或者即將對自己的LTE網絡升級，進而支持全新速度的LTE網絡。」

從LTE到5G再到未來，都有高通的身影

LTE技術的進展，同樣也在為未來5G時代通信技術的進展鋪路。以本次實現1.2Gbps下行速度的驍龍X20為例，其全新的5載波、12信道靈活工作方式未來同樣可以作用於5G modem之上。

什麼是LTE-U

LTE-U（unlicensed）非授權頻道，注意這可是大家最熟悉的WiFi殺手。WiFi的路由器，一般只有30~50米；一般路由器到了100米，就只有信號，不能通訊了。而LET-U可以達到300~500米（類似3G時代曾經推過的「城域網」）。ISM（工業、科學、醫療）這三個領域可以隨便用，主要頻段包括從5K、13.56M一直到2.4G和5.8G等多個頻段。

為什麼需要LTE-U

標準的LTE技術只能部署在授權頻譜，不能直接部署在非授權頻譜。隨著LTE技術和應用的逐步成熟，授權頻譜中的數據流量越來越飽和，有必要考慮將流量從授權頻譜分流一部分到非授權頻譜。經過運營商、設備商和晶片廠商等的共同努力，目前可以將LTE流量分流到非授權頻譜的主流技術是：LTE-U、LAA（Licensed Assisted Access）、LWA和MulteFire。

圖 聚合授權頻譜和非授權頻譜的主流技術

2 LTE-U的優勢

最先開發出來的是LTE-U技術，LTE-U的全稱是LTE in Unlicensed spectrum，即非授權頻譜上的LTE。該技術將LTE部署到非授權頻譜，並採用標準LTE空口協議完成通信。

採用LTE-U技術，就可以利用集中調度、幹擾協調、HARQ重傳、CA載波聚合等技術，可以獲得更好的魯棒性和頻譜效率，提供更大的覆蓋範圍和更好的用戶體驗。LTE-U可以將授權頻段作為主載波，終端跟基站可以在授權頻段上建立無線資源控制連接，通過載波感知獲取當前空閒的非授權頻段資源，實現授權頻段和非授權頻段的載波聚合，從而有效提升系統的性能和吞吐量，解決室內數據流量的增長需求和頻譜匱乏問題。

LTE-U和LTE/LTE-A的差別只是工作在不同的頻段，可以使用現有的LTE部署，不需要對網絡結構進行改動，只需要對基站進行升級，可以極大降低運營商的投資成本。因為對於運營商來說，在未授權的頻譜上部署LTE，就可以在無需耗費數十億美元競購授權頻譜的情況下增加網絡容量。另外，容量的增加、更流暢的管理，為用戶提供的更好體驗，也可以為運營商在增加服務收入和降低客戶流失率兩方面帶來經濟利益。

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