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  美国麻省理工学院《技术评论》杂志网站12月9日在报道中指出,第5代移动通讯技术(5G)将见证作为通讯网络基本组成部分的“蜂窝”的终结

  第4代移动通讯技术(4G)似乎刚刚迎来热潮,但所谓的4G技术其实早在2006年就已经出现,现在,美国、欧洲和亚洲的超级大都市里也随处可见。如此说来,一向喜新厌旧的移动通讯专家们开始思考下一代革新也就毫不奇怪了。那么,5G网络会是个什么样子呢?

  《技术评论》杂志为此采访了在阿尔卡特朗讯公司贝尔实验室工作的弗德里克·博卡迪和其他专家,从他们那儿获得了一些对未来5G网络有趣的畅想和思考。这些业界大咖目前都专注于研究那些最有可能对下一代移动通讯技术带来颠覆性、创新性影响的技术。他们指出,目前一些方兴未艾的技术或许会成为塑造未来5G网络的生力军,而且,这些技术也会促使我们重新思考网络的本质以及设备使用网络的方式。

  “蜂窝”出局 设备上位

  这些专家们指出的第一项颠覆性技术将改变无线电通信网必须由集中在基站的“蜂窝”组成的观点。在目前的网络中,手机通过与本地基站建立一个上行链路(uplink)和一个下行链路(downlink)而连接到网络上,从而实现移动通讯。

  但这一点很可能即将发生变化。这些专家指出,有一种可能性与日俱增,那就是,未来的5G网络将会依靠很多不同频率的波段来工作,这些波段以不同的速度携带信息,并拥有迥然不同的传播特性。因此,一个设备或许会使用某个波段作为高速的上行链路,而以另一个波段作为较低速度的下行链路,或者相反。换句话说,网络将根据设备在某个瞬间的数据需求而发生变化。

  与此同时,仅仅同其他设备(例如给服务器发送数据的传感器)通讯的新设备不断涌现,这些设备有能力决定什么时候以及如何最高效地发送数据。这会让网络从以蜂窝为中心变为以设备为中心。

  博卡迪说:“我们的愿景是,移动网络以蜂窝为中心的架构进化成以设备为中心的架构:给定的设备(人或者机器)能通过几套不同的节点交换大量信息从而实现通讯。”

  毫米波传输 小即是美

  另一项颠覆性新技术将是除了使用目前的微波传输外,还使用毫米波传输。博卡迪等专家表示,通常认为毫米波频率范围为26.5吉赫兹(GHz)到300吉赫兹,带宽高达273.5吉赫兹,超过从直流到微波全部带宽的10倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。另外,和微波相比毫米波元器件的尺寸要小得多,因此毫米波系统更容易小型化。

  听上去很美,是不是?但事情并非那么简单。使用毫米波的主要问题在于其传播特性——当毫米波信号在设备和发射器之间传播时,更容易被建筑物、恶劣的天气甚至人所阻挡。

  但科学家们表示,或许可以用先进的传输技术来缓解这个最严重的问题,例如使用定向(智能)天线等,当信号受阻时,其可以实时转换。科学家们表示:“信号传输并非一个不可逾越的挑战。”

  多输入—多输出 既快又好

  接下来一个颠覆性的技术是目前发展势头非常迅猛的多输入—多输出(MIMO)技术。由于MIMO可以在不增加带宽或总发送功率耗损的情况下大幅增加系统的数据吞吐量及传送距离,使得此技术于近几年颇受瞩目。

  MIMO的核心概念为利用多根发射天线与多根接收天线所提供的空间自由度来有效提升无线通信系统的频谱效率,以提升传输速率并改善通信品质。借用这一技术,基站将配备多根天线,能同时传输很多信号。而且,一台设备可能也拥有多根天线,可以一次接收并传输多个信号,从而显著提高网络利用其频谱的效率。

  然而,这就意味着人们将需要更大的天线,这些天线或许会布满城市摩天大楼的表面,在摩天大楼很多的现代城市,这一点还不是问题,但在一些老旧城市,就很难做到了。

  抛弃网络 直接通讯

  更加智能的设备应该也有助于塑造未来的网络。现在的通讯网络中,基站给信号制定路线,而智能设备则会直接做这件事情,其会在很多不同的选项之间做出选择。对于现代智能手机来说,这一点或许比较容易做到。

  这些科学家们所说的最后一项颠覆性技术,是设备根本不需要使用网络就可以相互通讯。博卡迪解释说,例如,一个传感器网络或许拥有一万个传输温度数据的设备,如果这些设备之间能彼此传输信息而不需要通过基站来传输信息,问题就会简单很多。

  当然,上述诸多技术都面临着一定的挑战,但科学家对此都很乐观。博卡迪自信地说:“新的研究方向将导致未来5G网络的设计发生根本性变革。”

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