随着5G网络的全球启动,一个以前不为消费者所知的词——“频谱”——对于下一代无线设备来说变得至关重要。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,让车辆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在任何时间传播到任何地方,但随后的无线设备,如电视、雷达、卫星和移动电话,需要政府分配特定的无线频率(频谱)供个人使用,在空中创建了一条无形的多车道数据高速公路。
让我们将无线频谱描述为一个湖,用船只代表不同类型的数据。如果只有几艘帆船漂浮在湖面上,即使没有用水规则,碰撞也几乎不可能。然而,一旦摩托艇、摩托艇、游艇出现,规则就成了防止碰撞的必要条件。最终,湖中可能会挤满了船只,以至于有必要修建通道来保证每个人的移动。
这就是无线通信领域发生的事情。想象一下,一艘摩托艇被困在一条笔直但狭窄的“摩托艇专用”道路上,旁边是物理上分开的“摩托艇专用”和“游艇专用”车道,这两条车道是无法跨越的。即使摩托艇有强大的发动机,也需要减速,避免撞到其他船只和车道的边缘,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现有无线渠道的方法。如果一些或所有船只可以相互通信,则“摩托艇专用”车道可以变得更宽,以容纳两到三种不同类型的车辆共享一个空间,这样每辆车都可以停止聚焦而不会撞到边缘,其他船只在更快的时候也不会在其中。你甚至可能需要那些更宽的车道让大型新船进入水中。
这实际上是频谱共享背后的概念。如果4G是摩托艇,5G就是气垫船,可以受益于更宽的车道。但气垫船不能只指望其他东西一出现就被清除;它需要找到分享水的方法。
移动电话运营商和监管机构花了大约两年时间才为气垫船分配5G专用频谱。他们通过利用过去蜂窝设备未使用的“毫米波”频谱来实现这一目标,使运营商能够仅用5G购买超宽信道。不幸的是,这些渠道的建设成本很高——可能太贵了——并带来了其他难以迅速克服的挑战。工程师们预测到了这些问题,并为5G开发了一种方法来共享旧的非5G频谱。
其中一种安排称为动态频谱共享(DSS),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水道,而无需更换摩托艇或将现有的4G车道转换为两条更小的4G或5G车道。这个通道允许4G和5G流量通过,随着4G变得不那么普遍,它可以在很大程度上或完全动态转换到5G使用。
一些运营商和设备将支持相关的5G技术,称为双重连接或DC。今年3月,SK Telecom使用三星的Galaxy S10 5G同时共享5G和4G信道,用于一个庞大的数据管道,这样1.5Gbps的5G信道带宽将与1.15Gbps的4G信道带宽相结合,提供2.65Gbps的总数据速率,可以把它想象成一艘气垫船和一艘摩托艇连接在一起的两条车道——这项技能几乎使S10 5G的最大性能翻了一番。
5G的另一个分享机会:Wi-Fi路由器使用的无线信道。此前,政府已经为Wi-Fi通信预留了频谱,但5G设备可以在可用时共享相同的频率。在这里,关键的挑战是尊重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,还可以使它们以最佳速度运行。
蜂窝设备制造商和运营商显然希望5G能够更好地利用现有的Wi-Fi频谱,以及政府出于“无执照”(向多用户开放)目的而释放的未来相邻频谱。这个过程是持续而缓慢的,但似乎在技术和监管方面都取得了进展,特别是因为5G可能很快就会开始卸载一些Wi-Fi和有线互联网流量,使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-目前通过手动寻找其他船只和仅在水道空闲时移动来共享Wi-Fi频谱。这个系统叫做“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,以便它们的信号可以同步,更好地协同工作。即使我们在Wi-Fi 6的路由器和设备中看不到它,它也可能成为Wi-Fi 7的议程。
未来十年,无线领域将发生巨大变化,因为空中飞行的数据量只会增加——就像过去几代人引入广播、电视、卫星、蜂窝和Wi-Fi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。随着共享的改善,它们将继续变得更快,给每个人带来好处。
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