放眼5G　各家无线技术空中交火

星宇 · 发表于 2017-3-24 09:19:43

在近日于美国举行的年度IEEE无线通讯与网路技术会议(Wireless Communications and Networking Conference，WCNC’17)上，针对各种无线技术的辩论涵盖了行动宽频到物联网(IoT)应用，也透露了这些新兴领域的多样化以及竞争激烈程度。

在该场会议中有几个新闻焦点：

一家新创公司认为5G蜂窝式通讯标准的第一阶段决策是「眼光短浅」；

一家电信营运商抱怨早期蜂窝式IoT网路被滥用；

各家厂商对5G在物联网领域扮演的角色激烈争论；

Wi-Fi支持者表示免执照频段的LTE面临艰苦战斗；

有六家新创公司展示了具竞争力的无线资料网路。

新创公司Cohere Technologies副总裁Anton Monk表示，5G蜂窝式通讯规格的第一阶段并没有通盘考虑各种新技术选项，例如该公司提出的新空中介面架构：「有部份大型供应商想要让某些东西快点完成、并在上面套个5G的名号──我们将会看到这些东西被如何广泛佈署；」他最近才参加了在克罗埃西亚Dubrovnik举行的3GPP标准会议。

Monk描述第一阶段5G规格是：「有大规模MIMO与波束成形的LTE──除了在控制通道採用华为(Huawei)的极化码(polar codes)，以及到处採用低密度奇偶校验码(LDPC)之外，没其他真正的新技术。」

展望未来，3GPP将针对一些高性能使用情境展开研究，可望有助于第二阶段的5G标准订定，包括强化车用通讯，还有来自中兴(ZTE)与其他中国厂商针对利用电源域(power domain)之非正交多工接取(NOMA)编码、以提升频谱效率的提案。

早期使用者涌入部份蜂窝式IoT网路

在蜂窝式IoT网路方面，根据一位Verizon的高层指出，有部份使用者涌入早期部署的LTE Cat-M1；他是在一场展示以LTE为基础的IoT网路蓝图，并讨论5G在IoT领域所扮演之角色的座谈会后发表以上看法。

Cat-M1标准支援VoLTE (Voice-over-LTE)，能实现在某些应用情境的自动紧急电话通报等功能；现在有部份使用者对例如连结智慧手表与儿童腕戴式追踪装置之间的音讯串流功能有需求。因此该位Verizon主管表示，尽管有一些初期Cat-M1网路尚未最佳化，仍以效率不到一般LTE网路一半的情况下运作；营运商正要求供应商提供能为使用者网路节流的替代方案。

对此Ericsson Research的资深专员Eric Wang表示：「首先，我们一点也不认为VoLTE (对IoT应用来说)很重要，但现在大家都在问这个功能。」

3GPP定义了到2019年的蜂窝式IoT发展蓝图

上面LTE蜂窝式IoT网路发展蓝图，显示了将在接下来两年出现的数个新功能；不过高通(Qualcomm)首席工程师Hau Xu表示，那些新功能的成本不会降到比目前高阶Cat-M1与低阶NB-IoT规格技术的水准更低。

明年将公佈的所谓Release 14版本规格，主要将添加对位置资料以及多点传送(multicasting)的支援，好让空中传输(over-the-air)升级更有效率。Xu指出：「我们才刚开始订定Release 15，」不过功能集是固定的；在那之外：「人们正在针对更大的改变(Release 16~17)提案…内容包括NOMA或是网状网路(mesh networking)。」

在5G领域，供应商们目前是意见分歧，有人呼吁对目前并行的高/低阶4G标准提供渐进式的强化，其他人则想要更纯粹、革命性设计的单一规格；而与会专家认为，一般来说，5G IoT网路可能会尝试实现节点单价1美元、10年电池寿命，以及每个蜂窝式基地台支援数百万装置的目标。

Ericsson的Wang指出，5G可能会把蜂窝式IoT带到免执照以及毫米波频段，而因此催生新的使用情境。

今日蜂窝式IoT的升级，不会改变目前的成本动态

至于已经准备好在免执照频段使用的LTE，似乎还没准备好成为消费性服务…

现在已併入高通(Qualcomm)旗下的Atheros前任执行长Craig Barratt在年度IEEE无线通讯与网路技术会议(Wireless Communications and Networking Conference，WCNC’17)上表示，LTE已经准备好应用于免执照频段，但还没准备好成为消费性服务，而且可能为蜂窝式通讯营运商带来「不公平的优势」。

Barratt指出，在先听后送(listen-before-talk)的模式下，LTE能支援降阶(fallback)的蜂窝式通讯服务，而这正是Wi-Fi技术缺乏的；旧有的Wi-Fi网路不支援先听后送，两种网路的佔空比(duty cycles)不同，使得在5GHz频段进行简单的分时(time-sharing)变得困难：「我的顾虑是，供应商们的利益不一定符合消费者的需求。」

此外他也表示，LTE缺乏内建认证(built-in authentication)以及其他Wi-Fi使用者期望的类乙太网路服务；一般来说，蜂窝式网路支援更长通讯距离、更广覆盖范围，但Wi-Fi能达到更高的峰值速率，以及较低的每bps成本。

因此Barratt呼吁能促成在蜂窝式网路以及Wi-Fi网路切换之间更「无缝」的使用体验，这将会对于在两种网路之间达到完整会议行动性(session mobility)服务有帮助，但并没有能提供支援的商业模式；他表示，Wi-Fi也需要在现有频段与未来毫米波频段之间移动得更顺畅体验。

在此同时，Wi-Fi阵营的目标是能在电信营运商的服务中佔有一席之地；无线解决方案供应商Mimosa执行长Brian Hinman就提到以Wi-Fi取代DSL，做为蜂窝式网路营运商「最后一哩」解决方案的观点。家用无线网路方案供应商AirTies的执行长Metin Taskin则表示，他已经看到至少8家营运商对支援全户Wi-Fi的设备有需求，而该公司可提供网状网路方案。

各家新创公司争相投入无线宽频领域

在WCNC’17上至少有5家新创公司展示了无线宽频专有技术。Artemis创办人暨执行长Steve Perlman展示了一款迷你版的pCell设计，能应用于Gigabit乙太网路或是光纤电缆；该技术是在两年前问世，原本装置外观尺寸较大，採用的独特方案能大幅提升网路容量。

Perlman表示，该公司开发了一种能绕过政治问题的方法，让电缆不需要取得额外的许可：「在过去两年，有太多FCC与相邻网路测试…因此我们尽可能把它打造成可以商业佈署。」

迷你版的pCell採用与Google预期会在美国旧金山率先佈署的家用装置Webpass相同之10mm2尺寸FPGA；该家用装置採用9支天线从一种在600MHz频段运作的服务聚合100Mbps之容量，Perlman预期诺基亚(Nokia)与蜂窝式装置经销商会採用该技术。

Artemis创办人展示迷你版pCell装置

另一家新创公司Cambridge Communication Systems则展示了一种咖啡壶大小的固定式无线(fixed-wireless)系统，可在24~29GHz频段提供500公尺传输距离、1.2 Gbits/s速率的无线连网，该系统採用Kintex FPGA以及双核心ARM处理器，能自动侦测并补偿本地干扰，安装容易。

Tarana Wireless则展示了在3.6GHz与5.8GHz频段运作的固定式无线系统，在装置两端都採用16支天线，能以FPGA上的专属通讯协议，处理非视距(non-line-of-sight)通讯情况以及在超过1公里的距离提供200Mbps的传输速率。

Blue Danube将96支天线放进一个LTE基地台，支援波束成形且不需要远端无线电头端(remote radio head)；该系统目前正在亚洲与欧洲进行现场测试，号称能提供更大的吞吐量以及讯号品质，而价格则与现有的蜂蜂窝式天线相同。

Phazr这家新创公司採用了一种独特方法，更改了一款来自硅谷公司的Wi-Fi ASIC用途，打造出低成本的固定式无线系统；该系统号称可在视距内1公里、非视距200~800公尺的距离，达到30 Gbits/s资料传输速率，採用24GHz~40GHz频段。

该系统基地台内含384支天线，客户端装置则採用64支；有一家英国服务供应商在2月份测试了该系统，美国业者CableLabs将在4月于总部对该系统进行为期两周的现场测试。

Phazr 执行长Farooq Khan展示其客户端装置

还有两家新创晶片设计公司──其中Maja开发支援60GHz~80GHz频段的固定式无线收发器单晶片，以及内含天线阵列的开发板，可在200公尺距离提供3.5 Gbits/s速率；该晶片以Globalfoundries与意法半导体(STMicroelectronics)的65奈米与40奈米製程生产，预期能搭配工业摄影机与机器手臂应用。

Maja的60GHz~80GHz频段无线单晶片。

另一家公司NanoSemi的IP与演算法，则能支援数位预失真(pre-distortion)以及风质因数衰减(crest factor reduction)，号称在功率放大器还有其他蜂窝式/Wi-Fi网路讯号链元件能达到20~30dB的改善；Lightport已经採用该技术推出了一台测试仪。