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5G技术将为新一代物联网铺路

本文摘要:德国德勒斯安工业大学(TuDresden)教授兼任VodafoneChairMobileCommunicationsSystems计画主持人GerhardFettweis相信已为下一代5G蜂巢式网路空中介面做好打算。他指出标准化频分多工(GFDM)优势显著,可以提供支援他所说的触觉网际网路,这同时也是物联网(IoT)的未来,目前并早已取得了还包括华为(Huawei)、英特尔(Intel)、国家仪器(NI)、沃达丰(Vodafone)和赛灵思(Xilinx)等多家公司的反对。

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德国德勒斯安工业大学(TuDresden)教授兼任VodafoneChairMobileCommunicationsSystems计画主持人GerhardFettweis相信已为下一代5G蜂巢式网路空中介面做好打算。他指出标准化频分多工(GFDM)优势显著,可以提供支援他所说的触觉网际网路,这同时也是物联网(IoT)的未来,目前并早已取得了还包括华为(Huawei)、英特尔(Intel)、国家仪器(NI)、沃达丰(Vodafone)和赛灵思(Xilinx)等多家公司的反对。  各方都完全一致指出5G必须一种新的空中介面来符合其雄心壮志,因为5G并不向后兼容于目前的4GLTE。业界至今已明确提出了6种主要的建议了,预计在3GPP于2018年藉由已完成Release15版本公布第一个主要的5G标准之前还不会有更加多的建议浮上台面。

  大多数的建议都是目前向量频分多工(OFDM)技术的变化版本,不利于更进一步强化支持者的力量。一些专家指出,空中介面方面的竞争并不至于像为大规模天线阵列定义全新的技术以及提供支援6GHz以上频率的工作那样白热化。  尽管如此,许多公司和研究机构开始侧重于使用他们指出可为整个产业和他们自己带给仅次于益处的空中介面。这些空中介面之间的差异牵涉到无线通讯技术方面的错综复杂权衡。

  编码机制的小姐比赛  这类似于小姐比赛,最后可能会接纳多项建议的部分内容,但只不过并不至于过于简单,因为该技术不存在基本的实体定律,我们无法针对所有方面展开最佳化,经验丰富的研究员兼任企业家ArogyaswamiPaulraj在最近举办的IEEE5G高峰论坛上回应。  高通公司(Qualcomm)研究部门QualcommResearch负责管理5G的资深工程总监JohnSmee表示同意上述观点。各种建议无非是在打开与过滤器OFDM讯号上做文章,他认为。

  尽管如此,高通最近也公开发表了自家的建议。它的统一OFDM介面使用的是用于多种技术的混合方法,可提供支援2次幂的众多符号,因而更加适合于半导体设计。高通并针对资源受限的物联网明确提出了另一种5G方法。

  Fettweis将高通的统一介面形容为研究人员研究多年的时间/频率程式码拆分概念变化版。他指出这种方法有可能不具备最低的能效,而是构成功耗比较较小的转换元件,如ADC和射频(RF)晶片。

    高通在最近公开发表的白皮书中叙述对于5G空中介面的观点  (来源:Qualcomm)  同构空中介面图    GFDM目的利用混合方法提供支援多载波  与其它方法一样,斯堪地那维亚半岛(Scandinavia)的研究人员和公司都回应提供支援多载波滤波(FBMC)技术。Paulraj回应,FBMC方法可获取最佳的频外电磁辐射性能,但由于其视窗过于宽,并有利于为5G规划的大天线阵列。  标准化滤波多载波(UFMC)途径在频外电磁辐射性能方面也不是很好,但在基地台共用下行链路方面的展现出较好,Paulraj认为,就像打沙袋一样,你从一侧打一拳过去,另一边就鼓出来。

  据Fettweis透漏,阿尔卡特-朗讯(Alcatel-Lucent)提供支援UFMC,相提并论其为可在次载波地下通道上提供支援多载波系统的一种途径。如果使用其去尾(tail-biting)方法展开滤波,还能相容于其GFDM,他回应。  华为据信提供支援一种称作频谱过滤器的OFDM途径,其优势更加相似于香农理论(ShannonsLaw)的容量无限大。

不过,Fettweis认为,这种方法必须更加简单的接收器和天线阵列。  最少有一家新创企业明确提出了一种除了OFDM以外的全新方法,那就是CohereTechnologies公司。该公司使用创意的数学概念,需要更加准确地获取地下通道估算,进而提升频谱效率。

Cohere公司目前于是以开始打算白皮书,计划首度发布这一概念的部份细节。  Paulraj回应,在所有事情尘埃落定之前我们必须更好的点子。  较低延后构建触觉网际网路  Fettweis将其GFDM视作一种超强子集途径,可根据其细节的规画方式兼容于多项建议。

其关键的元件之一是用作滤波模组的环绕着式处置方法,据信这有助维持资料封包较短,进而构建毫秒级的延后。  Fettweis说明,我们明确提出了环形滤波的技术,因此,如果一个资料封包是70ms长的话,过滤器整个资料封包的时间依然是70ms长。  这种途径还能维持在较低的峰均功率比值,从而保证功率放大器继续执行于低功耗状态。

我们至此指出这个比值会变差,而且在大多数情况下用于我们的方法还不会有显著的提高。Fettweis认为。  这种途径为物联网打开了新的用于案例之门。Fettweis和其它研究人员将这些用例概括在一个他们称作触觉网际网路的概念中。

这些用例还包括无线版本的多用户游戏、虚拟实境、零售产品展出以及各种远端系统管理的工业、机器人和医疗掌控。    Fettweis研发了一种新的应用于案例,只有毫秒级的延后  举例来说,鉴于目前的无线延后高达150ms,用户无法用于虚拟实境(VR)头戴式显示器做出及时的反应。但当延后增加到5ms时,这样的任务就非常精彩了。

  爱立信(Ericsson)与伦敦国王学院(KingsCollegeLondon)的研究人员们目前也针对触觉网际网路的研发进行合作。例如,该实验室无线通讯部门的MischaDohler回应,他们期望更进一步推展触觉编解码器与编码器的标准化。  触觉网际网路可以派生出有物联网版本的Facebook,Fettweis把它称作Thingbook与智慧物件对话的一种网路介面。  目前有5家大公司每年在GFDM上投放数百万美元,表明有一个相当大的群体于是以普遍拒绝接受GFDM。

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目前于是以利用沃达丰申请人GFDM专利的Fettweis透漏,华为就有一大帮人于是以拚命地编写有关GFDM的专利。  执着较低延后也招揽了不少人的抨击。例如高通公司回应,GFDM必须简单的接收器来处置阻碍,而且还必需为多工服务获取较小维护频段。

  云端无线ISP网路(C-RAN)的支持者们指出,GFDM的较低延后有可能与其目标冲突。C-RAN目的将基地台转变成非常简单的天线阵列,然后将讯号对系统至巨量资料中心并在标准伺服器上展开处置。

这种方法可以免遭蜂巢式天线塔一般来说必须空调的大型系统机柜市场需求。  目前于是以为搜索引擎巨擘Google搭起无线通讯业务的GoogleAccess资深主管TiborBoros回应:C-RAN十分理想,因为它们可以减少基础设施的功耗和成本,让任何人都能为蜂巢式网路撰写软体,而且虚拟化蜂巢式网路十分令人振奋。  然而,如果延后很低,C-RAN就没有这么理想了,因为实体层必需更加相似边缘甚至核心网路,Boros认为。

  Fettweis把C-RAN称作一个幸福的概念,然而,一旦基地台有许多天线就不会瓦解,因为每根天线都必须Gbit/s链路相连到云端伺服器。因此,如果未来用于5G时可获取100根基地台天线,那么从基地到C-RAN讯号处置引擎将必须数个Tbit/s级的链路。  尽管如此,Fettweis指出,仍有许多方法可以用来避免C-RAN和较低延后之间的冲突。

举例来说,营运商可以在网路边缘加装云端伺服器,他估算那或许是距任何C-RAN无线头端一英哩的范围内。


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