5G无线网络四大关键所在，实现创新离不开这些技术

连接技术所带来的附加价值正在加速互联世界或网络社会的发展。 在2013年时，手机用户便已占世界人口的96%，而在已开发国家中，超过74%的人都在使用行动宽带服务。 预计到了2019年，无线数据网络流量将增加10倍，几乎地球上的每一个人都会是行动网络用户。

同时，机器间的通讯也将出现因带宽需求而相互竞争的情况。 您或许不知道，一架喷射机在一次跨国飞行中，所收集的传感器数据量将大于半个TB，而这些数据大部分都需要被传送回地面通讯站。 或者，仅仅是燃气涡轮引擎上单个叶片的一个传感器，每天就会产生GB级的数据量。

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各种因素导致这种对于无线连接的需求成指数型成长。 全新的应用和数据密集型内容正在利用无线连接进行快速传输。 串流媒体和云端服务占据了高达80%的无线基础设施负载。 而影像内容分辨率日益提高的趋势，将进一步的推动更高带宽的需求。

无线连接正快速取代多种不同形式的电缆连接，同时也是世界上许多地方宽带存取的主要方式。 此外，很多便携设备不再提供USB或显示接口，而是将所有通讯都转而采用无线链接。 我们也看到，越来越多的设备透过无线技术实现了彼此的通讯而不需过多的人为干预。 在工业和商业应用以及其它无线传感器网络中，机器类型通讯的部署正在不断地增加。

由于终端设备的运算和储存正在转向云端资源，带动着云端服务的快速成长。 而新兴的行动电子商务，如车辆共享、无人机远程感测和许多其它应用也正在崛起，这将进一步增加电子装置与云端服务器之间的无线流量负荷。

因此，在推动5G标准这项突破性技术的过程中，有两个主要因素：首先，优化和增强现有无线使用案例，将网络容量提升百倍以上。 其次，将延迟降低10倍，以支持如机器型、汽车通讯和其它任务关键型低延迟应用等全新服务。 在本文中，我们将回顾5G标准的部分需求和发展前景，阐述其所带来的影响，并介绍德州仪器(TI)针对未来无线基础设施的强大产品组合。

下一代5G无线网络的四大关键
1.容量和光谱效率的提升
从2014年到2020年，全球无线数据需求预计将增加30倍。 为了满足如此迅速地增长，5G标准将以提升10倍容量和3倍光谱效率作为目标。 光谱的价格高昂同时相对稀少，近期的平均价格为每人每MHz 2美元。 5G标准将使用现有的已许可和免执照频带，以及蜂巢式网络频带中低于6GHz的全新光谱和毫米波频率。 此外，它还将部署光谱共享、大量天线、小型基地台技术和多波段丛集等众多先进技术，以有效地在全新服务中利用价格相对高昂的光谱。

2.不断进化、灵活和异构特性
全新的5G标准将需要具有一定的灵活性，以跟上不断革新的生态系统和全新应用。 便携设备、新兴汽车通讯、工业网络和其它设备上的全新行动应用及服务对于延迟和带宽的需求也在持续发展。 5G将从现有蜂巢式网络标准的演变中受益。 此外，它将在已许可与免执照的光谱频带中协调和优化现有的无线电连接，其中包括WiFi以及针对那些超密集区域，在毫米波光谱内的全新无线电技术。

3.高服务质量
未来的无线系统有望解决通话中断、覆盖范围小、下载速度慢等长期困扰用户的问题。 针对不同的应用，服务质量会有很大的差异。 高可靠度汽车或机器型通讯中的低延迟、串流影音的高数据带宽以及用户所需要的良好覆盖范围，皆对无线服务的广泛采用至关重要。

4.能源效率
对于消费者和服务供货商而言，便携设备拥有更长的电池使用寿命和「绿色」存取点的能源效率十分重要。 很多M2M网络具有相对较低的工作周期和数量甚多的节点，而需要更高峰值数据速率的影音串流反而却拥有更少的节点。 因此，透过可自适应的无线资源分配将能优化配置，进而提升能效。

实现5G的创新
未来，5G架构将继续在网络、无线电存取和物理层方面不断发展。 其对于强化型和突破性服务的实现需要所有层级的创新。 TI拥有许多足以推动5G无线电发展、横跨多种创新产品组合的广泛研发项目，例如：

? 快速数据存取：5G宽广的带宽以及多无线电的特性需要一系列的宽带超高速ADC和DAC，以提供最大的灵活性和支持多个频带及标准的稳健前端。

? 具有大量MIMO的先进RF域处理：5G中功率放大器、天线、滤波器和匹配电路的数量可以高达64个或更多。 这些组件在效率和整合方面的提升对于无线电的总体电源效率和性能十分关键。

? 时钟和定时：快速数据存取和高性能、宽多波段无线电需要超低抖动的定时和频率基准。 5G无线电具有光谱敏捷的特性，进一步加剧了对于快速锁定基准的需求。

? 毫米波技术：具有大量天线，频率在27GHz和以上的高整合度多重输入/多重输出 (MIMO) 无线电是5G系统的关键。

? 电源管理：针对下一代无线电的智能电源管理，为分布式电源管理提供了远程监控和通讯，以及针对可变负载和流量的自我调节重配置优化供电。

无所不在的互联将继续成为经济发展的主要动力，提供前所未有的商机，并对整个社会的互动与全球化产生深远的影响。 此外，新兴的机器型通讯将会为许多市场带来更高的效率和生产力。 而破坏式创新对于实现此愿景，则是不可或缺的一环。