5大5G无线技术

文章作者:Brian Santo

在2018年5G网络五大最重要的无线技术中，有两项是对5G网络一直至关重要的技术:MIMO和波束形成。

米姆和波束形成

有了LTE/4G，行业的时间和频率利用率已经接近理论上的极限。无线技术的下一步是利用空间维度，通过向不同方向发射严格聚焦的信号，尽可能多地同时使用任意给定的频率。在将这两种技术应用于5G方面，该行业还面临着有待克服的挑战。2017年，这两种主题都有了进展和变化，2018年很可能会看到更多。

MIMO描述了在发送端和接收端以越来越密集的阵列聚集越来越多的天线，以创建更多的数据流层。波束形成与波束跟踪紧密相关的技术是在避免信号干扰的同时，引导每个信号在最佳路径上到达接收机。波束形成将使MIMO更有效。
为了应用于5G网络系统，这两种技术都需要进一步改进。

对天线进行物理收缩仍然很困难;用于5G的MIMO阵列实在太大了(这就是为什么在2020年甚至更晚之前不太可能有实用的5G智能手机的原因之一)。大多数现有的阵列仍然消耗太多的能量，不能完全实用。

波束形成就是它所说的那样，但这个术语并没有暗示其中的复杂性。在4G中，发射机在接收器上进行三角定位。同样的情况也适用于5G，但在5G中，发射机还将能够绘制物理环境，然后不仅计算多径反弹，还将计算如何错开信号流以利用多径，以避免同时出现的信号干扰。当发射机和接收机中的一个或两个都是移动的时候，任务的难度就会增加。

所有这一切都因5G无线的下一个重要方面所固有的额外技术挑战而变得复杂。

毫米波(mmWave)

最初分配给5G的频率最高达到6ghz。世界各地不同司法管辖区最近为5G服务分配的频谱中，有很大一部分是各种毫米波频率。

毫米波的范围是30ghz到300ghz。全球新5G分配范围从20 GHz(例如26 GHz和28 GHz;技术上不是mmWave，但经常被归为一类)，一些乐队在30年代，还有一些在40年代。有一个60 GHz的Wi-Fi频段，可以用于5G无线。其他更高频率的也在考虑之中。

一方面，这些更高频率的信号将支持5G指定的高得多的数据速率。到目前为止，该行业在提高频谱效率方面仍有工作要做。

另一方面，毫米波信号的传播速率明显低于预期。毫米波信号不能到达很远的地方，也不能穿透6千兆赫以下的障碍物。

一般来说，5G的大部分组件仍然很贵;在毫米波频谱中尤其如此。随着进一步的整合，成本肯定会下降，通过规模经济，并可能基于未来的创新。

在以前的无线网络发展中，基本上只有一个目标任务:将数据传输到手机上。是的，最初是简单的电话技术，后来发展到宽带接入，4G/LTE网络也支持其他类型的设备，但绝大多数的无线网络使用是在移动电话之间传输比特。这将随着5G而改变。它将成为许多物联网应用的推动者，但同样重要的是，这些物联网应用将有助于证明向5G发展的合理性。包括物联网在内的用例实际上是内置在5G技术路线图中，是5G市场发展的内在要素。

虽然许多物联网设备将直接连接到5G，但其他设备不会。许多物联网应用将依赖于大量简单、廉价的传感器或其他相对简单的设备。这些设备可能需要低功率或极低功率;它们可能需要低延迟，也可能不需要;它们可能需要相互通信，也可能不需要;它们生成(或者接收)的数据量可能因设备而异;他们可能需要持续实时地进行投票，或者每天、每周甚至每月只投票一次。在这些应用中，5G连接不仅在技术上过于庞大，而且价格昂贵，使许多应用在经济上无法实现。

这就是为什么它对5G市场非常有用，也是下一个项目。

低功率广域网(LP-WAN)

在许多物联网应用中，设备阵列将通过一些专门为lp -广域网设计的无线技术连接到基站，而基站又将连接到高速、高带宽网络。这个网络可以是5G，但不一定是;4G网络有时就够了，有时3G也行。还有一种可能是，如果附近有电缆接入，这可能同样有用，如果不是更可取的话;只是有很多地方附近没有电线，这有利于连接到5G网络。

有几个LP-WAN选项在那里。它们包括LoRaWAN、Sigfox、Weightless、窄带物联网、LTE M、Ingenu和Symphony Link。下一代Wi-Fi802.11 ax在规范中有一个低功耗选项，但可能会混入其中。

有些LP-WAN选项是专有的，有些则是更具包容性的开发过程的结果。他们的开放程度各不相同。现在要决定哪一种会流行还为时过早，但这是肯定的:有更多的LP-WAN无线选择，市场可能无法长期维持。

网状网络

在一些物联网应用中，拥有一种不仅适用于连接大量简单、廉价设备，而且适用于互连的无线传输技术将是有用的。这就是网状网络出现的原因。有些LP-WAN选项一开始并不支持网状网络，但现在几乎所有选项都有了。

Mesh并非lp -广域网所独有。它已经被嵌入到无线局域网技术中。Zigbee和Thread最初是网格技术，蓝牙添加了它，下一个版本的Wi-Fi也将包含它。下一个版本叫做802.11ax，又名Max。(看看“11 ax。”现在把第一个1扔到另一边。看到了吗?)。

无线网络在5G中肯定很有用。在所有连接的设备都是固定的局域网中，网状网络并不是特别容易做好;考虑到移动设备(路上的人、无人机、汽车)，难度就会加大。该行业正开始致力于让5G支持网状网络。