架設通向萬兆網速之橋 高通驍龍X65再助力5G新基建升級

2021-04-25     愛活網

原標題:架設通向萬兆網速之橋 高通驍龍X65再助力5G新基建升級

每一次無線網絡通信技術的換代,都會燃起人們對更快傳輸速度的期待,而這種期待會因過去的增長幅度呈指數型上升:從2G往3G是數千到兆級別,3G往4G實現了百兆的起步,現在到5G,人們會期望至少能得到同樣級別的提速——儘管網際網路時至今日,早已不再只是誕生初期階段單純的數據傳輸交換,而是構建在其上的大量高級應用形式。

為對人們的期待做出恰當回應,5G技術的更新升級也仍在注重最基本的傳輸吞吐能力。今年2月,移動通信行業基礎技術領導者高通發布了旗下最新的數據機、射頻前端以天線一體化系統平台驍龍X65,通過頻譜聚合、毫米波天線換代實現了更高的傳輸速度,將無線通信的理論峰值速度拉到了與有線同一水平線上。

而前不久高通剛剛成功實現的毫米波與Sub-6GHz聚合完成雙連接5G數據呼叫,則是對於理論速度的一次完美實證,而這一系列成功的意義則不止於此。

頻譜聚合架起萬兆之橋

把時鐘撥回今年2月,高通發布驍龍X65之時,披露了新平台所擁有的諸多先進創新特性,如果純粹看性能指標,所有人自然會注目於它最高的峰值傳輸能力——10Gbps。對網絡傳輸速度水平略有了解的人會知道,這是目前有線網絡最高規格萬兆乙太網所能達到的理論速度峰值,再往上就只有骨幹網光纖捍衛有線傳輸尊嚴。

雖說「無線超有線」早先已經被WiGig這類超高速無線區域網所實現,但更廣範圍的行動網路抵達萬兆大關尚屬首次。此處驍龍X65實現該創舉,其根基還是在支持頻段上的拓寬:在基礎的5G Sub-6GHz頻段上,支持範圍加入了n53和n70波段,從驍龍X60的200MHz增加到了300MHz;在高頻率的毫米波(mmWave)區間新增n259波段支持,覆蓋面從800MHz擴大至1000MHz。更廣的頻譜範圍覆蓋,也許不能反映成傳輸速度的直接提升,但決定了驍龍X65在頻段利用上有更大的操作空間。

無線通信依賴對頻段資源的占據和分配,而頻段資源並非源源不盡,加上整個移動網際網路在每一個發展階段都會存在不同制式共存的情況,而使通信所使用頻段廣而分散,在使用不同制式頻段的帶寬時,僅使用單個頻段難以發揮出新世代技術的全部能力。就以國內5G Sub-6GHz NR為例,四家運營商共分占了TDD和FDD制式下11個頻段的資源,其中還有5個是由兩家不同運營商共享,單個載波的速度潛力實在難以提升。

在沒有更多舊制式無線頻段被清退釋放出來之前,打破速度上限和改善用戶體驗的手段只有多個頻段並行向終端傳輸數據,或者開闢像毫米波這樣的全新調頻波段,於是發源於3G,並在4G以及LTE-Advance時期得到廣泛運用的頻譜聚合技術在這些時期(包括現在)挑起了大梁。

頻譜聚合通常有三種情況,一種是同波段下相鄰頻譜聚合,一種是同波段下的非相鄰頻譜聚合,以及對RF端設計來說最複雜的跨波段頻譜聚合。通常而言同波段的頻譜聚合在3G和4G時代應用比較普遍,使同運營商下的用戶能儘可能多地使用頻譜資源提速。而隨著運營商間網絡升級而進行的資源分配調整,多運營商共享頻譜,運營商之間的頻譜聚合也是大勢所趨。

不過時至今日,受限於低頻段的固有特性,哪怕是在5G時代下,僅僅在Sub-6GHz範圍內應用載波聚合已經很難繼續在傳輸速度上取得大幅度的突破,所幸處於高頻段毫米波(mmWave)在無線廣域網中的應用已為追求更快傳輸速度的人們帶來曙光。只不過,儘管能承載更快的傳輸速度,毫米波的高頻短波長屬性使它在覆蓋範圍和穿透力上都存在短板,加上需要部署新的硬體,鋪設基建工程龐大,短時間裡毫米波難以獨自扛起覆蓋所有適用面的重任。

而在5G環境下兼顧大帶寬和廣覆蓋,是所有5G網絡用戶都期望實現的「兩全其美」,高通從上一代X系列數據機+RF前端天線組合就開始對該課題進行攻關。僅用短短數月,高通先是在2021年3月首次實現全球首次毫米波/Sub-6GHz載波聚合數據呼叫,現在最新的驍龍X65在搭配新的QTM545毫米波天線模組已經可以在多個不同的毫米波波段,與Sub-6GHz TDD/FDD頻段進行雙連接數據呼叫,雙向拓展了跨頻段載波聚合的應用潛力。

10Gbps的峰值速度數據也正是受益於載波聚合,同一時間內集合Sub-6GHz與毫米波的帶寬協同傳輸而得以實現。在保證Sub-6GHz和毫米波能協同工作後,5G終端將能一定程度上緩解需要高速網絡傳輸能力,卻受到各種限制難以布設有線網絡場景下的通信需求,同時運營商也能更有效地利用分到自己手裡的5G頻譜條帶,通過載波聚合為用戶帶來更佳的使用體驗。

結束NSA/SA之爭

在5G推廣的初期,也就是第一版5G標準——3GPP Release 15(後略稱R15)的階段時,就連對移動通信技術不甚了解的人可能也聽說過NSA和SA的爭論。事實上,在制定標準時,參與者也要考慮到現有設備的汰換升級不是一夜之間完成的,所以R15里允許運營商用現有4G核心資源配上5G新基站組網,實現過渡。直到去年凍結的3GPP Release 16(後略稱R16),才確立完全SA的標準要求,此時5G正式商用已經過去不少時日。

現行R15標準網絡下有個遺留問題,4G核心網並不支持5G核心網所需的一個重要網元,無法選擇獨立組網下的網絡切片結構,所以非獨立組網下對網絡切片支持是不完全的,只能做到照顧某一類需求。網絡切片帶來的好處是不同的數據傳輸可以走不同的切片,按照業務屬性或安全需求把數據隔離開。這種基於虛擬化思想進行的網絡構建管理更加高效,對資源利用更徹底,也擁有在擴展升級方面更優秀的靈活度。

作為全球首款完全符合R16規範的驍龍X65,它實現了對網絡切片這一關鍵特性在內等眾多新規範的充分支持。5G的宏觀規劃里,網絡切片可以有很不同的分層,在目前的設想里,一種是eMBB高帶寬切片,用於給需要大帶寬數據傳輸如高清視頻流播、雲遊戲這樣的應用範例,該規劃已經在R15里實現;第二種是mMTC海量連接切片,所謂「只要帶電的就都能上網」圖景下工業物聯網生態所仰仗的網絡切片,尚在仍未敲定R17的中。

最後一種uRLLC切片,即高可靠性低延遲切片就是在R16規範里被寫進5G標準的,這個網絡切片主要是覆蓋了自動駕駛、V2X以及遠程醫療,智能製造控制等,和普通人日常生活尚沒有太大關係,但又是對推動社會發展極其重要的新型技術。驍龍X65對R16規範的支持意味著,向需要在這些領域中向前邁步的政企客戶率先提供了可行的解決方案,在核心網實現向R16過渡時,這些行業能藉助驍龍X65提前做好準備。

既然是伴隨著標準過渡而誕生的通信平台,驍龍X65在設計上被賦予了靈活的可升級架構。除了能針對上文所提的特定細分行業進行定製擴展之外,驍龍X65隻需要推送代碼更新便可支持5G發展接下來即將加入的功能特性,當然也包括R16規範中所明確的特性在內。

這與現在5G大範圍部署的步調保持一致——當今運營商的骨幹網絡資源已經充分借用了雲計算技術實現了不同程度的虛擬化,從4G到5G的網絡升級切換已經並不用像洗髓一樣對基建進行破舊換新,對它們而言4G升級5G也就是一次系統軟體升級,更多的工作仍然是在於不同頻段的基站布設。

在擁有了充分的5G信號覆蓋之後,需要驍龍X65打開這些開關發揮它的全部潛力時,同樣也只用一次或數次OTA升級,而之前有關NSA和SA的爭議此時就變得沒有任何意義了。

智能節能戰未來

回到已經成為每個人聯網生活入口的智慧型手機上。手機也是一般人能最先觀察到5G浪潮的燈塔,在更快下載速度、更流暢的高清在線視頻觀看以及聯機遊戲等方面能感受到技術換代帶來的福利。

不過福利通常也是用成本換來的,比如更高功率帶來的續航壓力,射頻晶片與基帶這塊也逃不了干係。壓低功耗成本也有軟硬手段,而驍龍X65則都用上了。首先,驍龍X65是世界首枚使用4nm工藝製程打造的數據機+射頻前端系統,更精密的製程意味著同樣的面積上能放入更多的電晶體,實現同等功能時能降低晶片面積占用,並且在能控制住漏電的前提下壓低功耗,為寶貴的續航時間減負。

在軟體層面上,驍龍X65擁有大量節電特色技術,並將一些在X60上就已經搭載的技術進行升級。這裡面包括5G PowerSave 2.0,和上一代不同,2.0版本基於R16標準定義進行開發,支持了R16新寫入的聯網狀態喚醒信號等新技術規範,通過更加智能的控制策略和低功耗工作狀態降低對電量的消耗。在R16標準之外,還有高通獨門第7代功率追蹤解決方案,不光能幫助節能,而且也可在傳輸速度和天線信號收發的優化上起到一定幫助。

而論及天線,則不得不提驍龍X65全球首創的AI天線調諧技術。由於毫米波的加入,手機機身天線需要額外增加2×2的布局,在握持時難免會造成阻擋,可能造成射頻上的功率浪費。而在驍龍X65加入AI天線調諧後,能夠通過偵測識別手部握持姿態,並據此調節不同天線的輸出功率,讓數據傳輸更快更流暢,信號收發更良好,同時也可以節省出額外電池使用時間。

邁向萬兆就在當下

根據高通的說法,搭載驍龍X65的商用終端能在今年晚些時候上市。另根據如今集成驍龍X60(2020年2月發布)的驍龍888從發布到大批新機上市所經歷的時間,再結合全球受疫情影響的供應鏈恢復情況,我們可以猜測,集成驍龍X65的新一代移動平台應該能來得更早一些,搭載它的頂級手機及接入設備也將更早與消費者和行業見面。

而從這批終端進入市場的那刻起,5G發展便正式進入了萬兆時代。為拓寬10Gbps的道路,高通邁出第一步為全行業打下基礎,用完整的數據機到天線解決方案,為終端製造商和通信運營商提供了最便利的墊腳石,加速人們進入更豐富的5G視聽世界,並推動新標準5G向全行業拓展滲透,融入新基建,賦能產業生活,並最終實現萬物互聯圖景

文章來源: https://twgreatdaily.com/aRzVCHkBrsvY2_Uujhgu.html