．5G與千兆位元（千兆位）LTE：差異解釋

Everything You Need to Know About 5G

來源：万物云联网

5G即將到來，至少一些電信商是這麼認為的。但是，至少在2019年之前，你不會找到能夠實際使用5G的手機。

而與此同時，其他網路和裝置製造商早在2015年就已經5G Evolution（5G演進）「的計劃來吸引消費者，現在越來越難以確切地知道，這個世界性的下一代無線網路，將會是什麼樣子的。

　　圖一 5G即將到來

我們會很快看到真正的5G嗎？千兆位元（千兆位）LTE是會變差還是和原來的一樣好？消費者真的會在手機上使用到它們嗎？本文讓我們說明這兩種網路技術之間的差異，並試圖找出答案。

技術標準

5G和千兆位元（千兆位）LTE容易混淆的問題，在於各公司和電信商，一直在使用這些術語，來描述不同的事情。

5G有非獨立（非獨立）和（即將推出的）5G獨立標準（獨立標準）之間的一些區別，以及這對於產品和用例意味著什麼 - 簡而言之，5G並不是一個單一的「東西」。

類似地，千兆位元（千兆）LTE網路，已經使用新的高頻和/或低頻頻譜，未經許可的頻譜，以及來自LTE和Wi-Fi訊號的聚合來構造。

它也被稱為LTE-Advanced，LTE Advanced Pro和「pre-5G」等，但其統一因素是千兆位元（Gigabit）LTE，能夠提供超過1 Gbps的下載速度。

有很多方法可以實現更快的無線資料傳輸速度，這在一定程度上導致了這種混亂。我們將遵循3GPP標準中的一些細節，告訴大家，每種技術需要什麼樣的工作方式，以及它能夠為消費提供什麼。

速度超過1 Gbps的第一個規範，在3GPP的Release 13協議版本中釋出，而第一個5G NSA協議規範釋出，在3GPP的Release 15中。

　　圖二 3GPP的相關協議演進

從上表可以看出，隨著這些協議版本逐漸增加，引入了額外的功能和硬體支援，以實現更高的傳輸速度。一些主要的技術理論，是與更快的傳輸速度關聯在一起的：可匯聚在一起的載波數量的增加，更大的MIMO，以及對更廣泛的頻譜共享技術的支持。像5G非獨立（新無線電，新無線電，NR）規範的轉變，旨在通過在6 GHz以下的頻段，和毫米波頻率中，增加更多的頻譜和載波，來進一步提升網路速度。

就速度而言，引入LTE-Advanced Pro和5G新型無線電，可讓我們超越1 Gbps的網路速度障礙。但是，在這個時候值得一提的是，使用者峰值資料速度，將遠低於這些理論的最大值。

　　圖三 5G裝置原型

5G和千兆位元（千兆位）LTE，都旨在透過增加可用頻率範圍，和傳輸資料的載波數量，來提高速度。

這是因為實際速度，取決於您當前區域的可用頻譜型別，例如毫米波天線，或LAA小型蜂窩基地台集線器（small-cell hub），以及你口袋中的手機所能夠支援的技術。擁有5G手機並不能保證，一定能獲得比千兆位元（千兆位）LTE更快的速度。

現在，我們來仔細看看這些釋出的3GPP協議中，涉及的各種技術，以及它們與5G和千兆位元（千兆位）LTE的關係。

它們是如何工作的

提高資料速度的關鍵是透過載波聚合，即透過合併從多個子單元載波頻率，獲取資料來提高吞吐量。第一代LTE網路和手機，僅使用一個20 MHz載波頻寬，但LTE-Advanced在LTE網路中，引入了混合載波頻寬的概念。

隨後是LTE-Advanced Pro，它進一步增加了匯聚的載波數量，並開始支持各種非授權頻譜的技術。未經許可的頻譜，包括混合來自2.4GHz，或者5 Ghz的Wi-Fi頻段的訊號，以及圍繞類似的6 GHz以下頻段的其他小型蜂窩小區的實施。

多輸入多輸出（MIMO）技術也同樣重要。這與載波聚合（載波聚合）相似，因為該資料流可以針對每個載波頻寬，跨多個天線並行傳送。

除了用於增加吞吐量外，多輸入多輸出（MIMO）還可以透過將這些並行天線傳送相同的數據，以檢查錯誤並防止資料包丟失。

當談到採用毫米波技術的5G無線電時，大規模MIMO（大規模MIMO）變得更加重要。這是因為非常高頻毫米波技術，更依賴於視距（線的視距）通訊，所以MIMO對於確保資訊，可以完好地到達目的地手機非常重要。

　　圖四中，LTE向5G演進之路

使用千兆位元（GB）LTE時，五個或者更多的LTE載波頻寬聚合在一起，以提供更高的峰值資料速率。這可能來自各種各樣的頻譜，包括T-Mobile的600 MHz頻譜等，1 GHz以下的長距離低頻段頻譜。

在諸如城市中心等建築物區域，您可能會發現這些傳統的LTE頻段，增加了額外的巨集蜂窩，這些巨集蜂窩在非授權頻譜中執行，以進一步增加可用頻段的數量進行匯聚，並提供更多頻寬，從而提升傳輸速率。

來自多個載波的聚合，對於改善小區網路邊緣處的使用者速度，也具有優勢，因為可以將多個較弱的訊號組合在一起，以獲得更高的吞吐量。

當然，要使用這些高速度，您需要一款不僅相容這些技術的調變解調器的智慧手機，而且還需要一個無線電前端，以便拾取您的電信商所提供的正確的頻段中的資料資訊。

第一代5G網路將繼續使用我們熟悉的LTE錨點，透過新的毫米波和新頻段的專用5G頻譜，擴大千兆位元（千兆位）LTE可實現的功能。換句話說，第一個5G網路將透過開放用於行動資訊的新頻段，將這一長期執行的載波匯聚理念，提升到了一個新的層次。

　　圖五，千兆位元（千兆位）LTE

當移動到新的毫米波和其他高頻頻段時，才真正將5G與千兆位元（千兆位）LTE分隔開來，但是這種轉變並非簡單的切換。

這些高頻率很容易被牆壁甚至你的手擋住。沒錯，即使拿著智慧手機，也足以阻止非常高的頻率資料到達天線。5G智慧手機天線需要重新設計，以便他們能夠處理更加挑剔的頻率。

無線電射頻前端，也必須進行調整以迎合這些頻段，這需要進行一些較低階別的重新設計產品的工作。這是在用波束成形，和其他相關技術，推出5G毫米波發射機時遇到的問題之一。

而千兆位元（Gigabit）LTE更容易投入產品，因為它基於現有的通用無線電技術。5G mmWave提出了新的設計挑戰。

除了智慧手機級蜂窩寬頻，千兆位元（千兆）LTE和5G新無線電，還為新興用例提供了一系列新的通訊技術和協議。

LTE Direct，LTE Broadcast和C-V2X，旨在實現裝置到裝置的連線，而無需穿越大型的蜂窩網路。此外，還支援使用EMTC和窄頻物聯網技術的物聯網，適用於從智慧家庭到無人機的各種應用。

　　圖六 5G NR的特徵

千兆位元（千兆位）LTE更容易實現，因為天線陣列設計，與現在應用中的天線的非常相似，並且功率消耗大部分保持不變。使用千兆位元LTE，智慧手機設計和外形形狀，可能保持不變，而5G智慧手機則需要一些顯著的重新設計。

我們應該關心哪一個？

隨著5G的巨大的市場性，和潛在的應用正在轉變。千兆LTE可能有點容易被忽視，但是該技術仍然在為消費者，提供了重要的速度提升，全球許多LTE網路仍有大量成長。

看看為世界上一些最快的國家，收集的資料包括美國，歐洲，印度和其他國家的資料。這些國家的電信商，可以明顯趕上像韓國這樣的行業領導者，而不需要5G技術。

對於智慧手機，千兆LTE可用於即使是最艱難的消費者行動用例，例如4K視訊流媒體，它只需13 Mbps左右的下載速度，即可進行即時串流傳輸。當

然，僅僅在千兆LTE網路上，並不意味著實際上你會看到千兆的速度，但是傳輸速度超過50Mbps的，在這些網路中很常見。相反，5G將更多地體現大眾物聯網，和非常低延遲的應用場景，例如自動無人駕駛汽車，這標誌著行動網路使用者體驗的重大轉變。