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在5G网络出来之前竟然还有一个4.5G

[摘要]4G网络以及普及全球,当所有人都以为下一级研发的将是5G网络时候,作为移动产业新标准的4.5G开始迈入商用领域。很多朋友会疑问4.5G从何而来,到底有哪些改变?下面我们一起来了解下吧!

在4G已经开始普及的今天,LTE网络正在为智能终端提供更加流畅的应用体验,包括视频、语音和Internet访问等,但不得不说的是,这些应用仍局限在人与人连接的层面。而越来越多的迹象表明,随着4K、AR、VR、甚至是物联网的日渐兴起,现有LTE网络已不能满足新业务、新终端的新需求。为此,作为移动产业新标准的4.5G开始迈入商用领域。

先等等,根据以往的经验,应该是2G向3G演进、3G向4G演进、然后是4G向5G演进。为何会冒出一个4.5G呢?今天我们就来聊聊这一话题!

你知道吗?在5G到来前还有一个4.5G哦!

4.5G:承上启下的关键!

4.5G究竟为何物?在3GPP技术规范中,4.5G被命名为LTE-Advanced Pro,是移动宽带网络新的建设基准。简单来说,就是当前4G网络在速率、应用体验、以及支持物联网方面能力有限,而5G大约要等到2020年才能开启商用,因此亟需一个承上启下的新标准——4.5G就成为了LTE下一个系统演进的必然方向和目标。而根据业界的预测,2016年将是4.5G启动大规模商用之年,并且即使到了5G时代,4.5G也将会与5G长期共存。(PS:需要说明的是,华为是4.5G概念的首创者,基于对无线产业发展的深刻理解,华为早在2014年便提出4.5G完整理念,随后被标准组织认可。)

4.5G带来的改变:速度、体验、物物相连

4.5G将会带来怎样的改变?其实这与用户的需求是息息相关的。随着移动通信技术的快速发展,各种创新应用开始将人类社会信息交互的方式推向新的高度,比如高清语音和视频双体验、虚拟现实(VR)、4K超高清视频、增强现实(AR)、无人驾驶、远程医疗等等,因此网络速度和应用体验就成为了4.5G首先要提升的关键;与此同时,在当前已基本实现人与人的联接之后,物与物的联接需求日益凸显,而且接入设备量将呈现几何式增长,因此4.5G基站的容量和能够支撑的设备接入数量也必须有大幅提升。下面我们就具体来说说:

4.5G速度:Gbps成为新的基准速率

其实从2G到3G时代,再从3G到4G时代,移动通信技术带给我们的最直观感受就是速度快!而这一传统在4.5时代同样得到了传承——提出了Gbps的新基准速率。

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4.5G时代:Gbps成为新的基准速率

相信不少朋友都知道,4G的峰值速率大约为150Mbps,而4.5G的峰值速率达到1Gbps以上,也就是将其提升了六倍多;与此同时,4G单站的平均容量约为100Mbps,而4.5G的单站容量可以提升到600Mbps左右,同样提升了6倍;此外,4.5G还推动了小区边缘速率的提升,相比4G的边缘速率,4.5G的小区边缘速率可以提升10倍。

正是有了这样的速度提升,才使得4.5G可以更好地支撑2K/4K视频、虚拟现实、增强现实、远程医疗等新业务,特别是对于虚拟现实这样的超前应用,可能至少需要Gbps的速率才能保证身临其境的感受,这意味着只有4.5G才能满足。

揭秘Gbps新基准速率:需多技术共同支撑

从4G演进到4.5G,然后迈向5G,其实是集成了多种新型无线技术和现有无线技术,即未来网络既包括新技术的创新,也包括现有技术的演进。而Gbps的实现就包含了4*4 MIMO、3D Beamforming、4CC/5CC CA、256QAM等多种技术的共同支持。

其中借助4*4 MIMO技术,让基站可实现4个通道发射,而终端可以利用现有的2通道接收,也可以支持未来4通道接收,这样就更充分地利用了空间维度,大幅提升了频谱效率和功率效率。同时256QAM相比64QAM也可提升33%的峰值速率。而3D Beaforming技术则是通过多天线技术实现小区波束在垂直方向和水平方向的劈裂,以大幅增强小区容量、提升小区边缘。此外,借助4CC/5CC CA技术,即通过聚合任意4个或5个载波,提升用户峰值速率,并使小区边缘速率和平均速率得到全面提升。

4.5G体验之语音、视频全面升级

相信不少朋友都知道或者听说过,LTE建网初期的CS Fall Back(即语音回落到2G/3G)方案。简单来说就是用户不能同时进行语音通话和4G高速数据业务,一打电话(无论是主叫还是被叫),用户就回落到3G或2G语音网络,同时呼叫建立时延长、语音质量不佳等缺点就会显现,严重影响了4G时代的用户体验。

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4.5G体验之语音、视频全面升级

正是因为有了CS Fall Back的方案,使得在4G时代真正体验VoLTE用户数并不多,VoLTE最终没能大面积普及。不过在进入4.5G时代后,用户将迅速体验到VoLTE的优势,获得更好的语音体验——即Always On LTE,Always On MOS4.0,Always Online。

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VoLTE要求达到MOS4.0

其中Always On LTE和Always Online非常好理解,就是始终使用LTE网络且数据业务不中断;那么Always On MOS4.0又是什么意思呢?其实MOS是针对传统语音业务的一种业界有普遍公认的质量主观测量方法,而Always On MOS4.0,就是在VoLTE应用中MOS必须达到4.0标准。

当然,在4.5G时代,不仅语音体验可以达到MOS4.0水准,视频体验(即vMOS,ITU等相关组织正在推动其进行标准化,目前已进入模型选择阶段,预计2016年发布第一阶段标准化结果)同样可以达到4.0标准。不仅让终端用户可以获得沉浸式高清体验,更响应了2K/4K屏幕在终端设备的广泛应用。

4.5G将加速物联网时代的到来

在当前的移动互联网和云计算时代之后,我们即将迎来物联网时代。而物联网与当前以人为主的互联网有很大的不同,其大量的应用是基于传感器连接实物终端的,比如在日常生活如宠物跟踪,或垂直行业如工业制造,资产跟踪等等,这就需要一种LPWA(Low power wide area,低功耗广覆盖)网络来组建广覆盖的公共网络,为此在4.5G时代NB-IoT(窄带蜂窝物联网)应运而生。

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4.5G将加速物联网时代的到来

4.5G借助NB-IoT可实现20dB-30dB的覆盖能力增强(对比GSM),即每个蜂窝能够实现100000个连接;同时低功耗能支持终端电池寿命高达5-10年,以及低至1美元的芯片成本。由此不难看出,4.5G可以满足大量终端接入的需求,这也将加速物联网时代的到来。

运营商为何要选择4.5G,而不是直接升级到5G?

通过刚刚的介绍我们不难看出,4.5G在速度、应用体验、以及支持物联网方面确实相比4G拥有明显优势。但是对于刚刚完成4G网络建设的广大运营商来说,这些优势还很难驱动他们向4.5G演进,因为他们必须要考虑投资与回报、考虑为何要升级至4.5G、为何不直接升级到5G等问题!下面我们就来具体说说:

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升级4.5G?还是5G?

首先,与每一次通信技术的演进一直,5G时代必将引发空口技术上的革命。而4.5G属于LTE的全方位平滑演进,可以在现有4G基础设施上通过软件升级或增加一定硬件来实现,不仅有效的保护了运营商的已有投资,还可快速部署、缩短新业务的上市时间。

其次,成功向5G演进的前提是要有一张优秀的4G网络。从目前5G的发展情况来看,未来5G标准很可能采用更高的频谱,其优点是拥有更大的带宽,但缺点是实现深度覆盖、广域覆盖的成本太高,这意味着很长时间内需要当前的4G网络来补足覆盖。但就目前4G网络支撑新业务的表现来看,显然不能令人满意。

第三,当前的4G需要为5G的到来做好准备,比如为5G跟4G的共存进行空口技术的调整、为5G新空口技术的快速引入进行网络架构的调整等等,因此升级是必须的。

最后,4.5G可实现5G新业务提前试水,比如2016年窄带物联网技术(NB-IoT)就将启动商用部署,提供每小区十万以上连接数量,为5G提供百万连接的能力做好准备。而如果从当前的4G网络直接升级到5G网络,那么新业务的可靠性、应用体验等都很难得到保障。

综合来看,4.5G是当前4G网络的自然演进和面向5G的必要过渡。对于运营商而言,它能够有效保护运营商的投资,使其基于现有基础设施实现用户速率和体验提升,从而获得更大的收益。所以说,升级4.5G是相当的划算!

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骁龙820芯片

当然,除了考虑投资与回报外,运营商还要考虑到产业链的问题,比如终端能否支持4.5G、能否支持Gbps速率等等。还好,2015年底高通发布的骁龙820芯片等就已支持4*4 MIMO、256QAM和超过三载波的载波聚合。而按照规划,骁龙820将成为2016年中高端智能机的标准配置,这就将大大推动4.5G产业链的发展和成熟。

挪威TeliaSonera构建了全球首个4.5G商用网络

2015年12月14日,挪威TeliaSonera和华为在挪威奥斯陆发布全球首张4.5G(LTE-Advanced Pro)移动网络,现网室外峰值速率达到1Gbps,一举成为全球最快的商用移动网络。与此同时,借助4.5G网络,TeliaSonera的频谱效率得以大幅提升,网络容量扩展数倍,很好地满足了未来三年容量持续增长的需求。

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挪威TeliaSonera构建了全球首个4.5G商用网络

其中在VoLTE业务方面,与2G/3G语音相比,4.5G带给用户的VoLTE体验格外优异,语音呼叫建立时间能够从目前的6-7秒缩短到1-2秒,同时VoLTE宽带语音编码进一步提升了语音质量。此外,VoLTE还帮助TeliaSonera摆脱了对2G/3G网络的依赖,将现有频谱全部重整到LTE来,避免了维护多张网络的高昂成本。

而为了与语音体验相匹配,TeliaSonera还借助4.5G网络提升了视频业务体验。要知道,在小区边缘4G网络的速率在中度负载时一般仅为5Mbps,难以满足2K和4K视频的需求,而4.5G大幅提升了小区边缘速率,为视频用户带来更出色的视觉享受。

全球主流运营商开始拥抱4.5G

随着挪威TeliaSonera首个商用4.5G网络的建成,越来越多的全球主流运营商开启了4.5G关键技术试点,随后又在北美和亚太市场实现了首次商用,成功案例除挪威TeliaSonera之外,还包括土耳其Turkcell、韩国LGU+、香港HKT、新加坡M1、科威特VIVA等。据了解,目前已经有9家运营商展开了Gbps测试和试商用部署;5家运营商开展了NB-IoT窄带物联网的试验网;2家运营商开展了公共安全宽带集群网络的建设。

其中在国内运营商领域,上海联通已经在2015年7月发布了4.5G NB-IoT的智能停车预商用网络——车位检测器通过NB-IoT网络将状态数据(例如车位占用信息)定期上报给服务器,开车用户可以通过手机APP随时查询整个城市停车位的占用信息,极大的方便了人们的工作和生活。

2016年,4.5G时代开启!

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拥抱4.5G时代

随着全球主流运营商开始拥抱4.5G,以及4.5G技术进一步提升成熟度和标准化,2016年已被业界视为4.5G元年;同时根据规划,今年全球将会完成超过60张4.5G商用网络的部署,也就是说,4.5G时代的大门已经开启。

而对于运营商来说,从4G向4.5G演进,不仅投资少,而且收益大——通过提升各种应用,以及语音和视频的体验,进一步提升用户粘性,同时还能为自己在物联网时代的提前打好基础。相信随着运营商的加速布局,也将带动整个产业链的发展,从芯片到终端,将更好的支持4.5G。届时,我们将享受到更美好的4.5G生活,甚至是提前体验5G生活!

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