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MWC Asia 2016 展后报导 Part 2
打造5G统一架构 高通展现全方位技术能力

【作者: 姚嘉洋】2016年08月25日 星期四

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MWC Asia 2016已经落幕,其展览重心之一,莫过于全球通讯产业最关心的5G发展走向,尽管距离正式商用还有一段时间,但从现在开始到正式商用的这段时间,如何在市场取得话语权与具体的技术进展,仍然是这个产业的主要厂商所在意的重点,当然,行动通讯晶片龙头,高通(Qualcomm)自然也不例外。


在LTE速度不断的提升下,紧接而来的,是为了因应5G所衍生出的更多应用,除了速度所带来的数据吞吐量必须有所提升外,物联网也是LTE技术发展与3GPP阵营近期所锁定的目标。


打造5G统一架构 高通锁定全方位频谱技术

高通高级副总裁暨大中华区首席营运官Jeff Lorbeck表示,高通为了5G技术发展而推出的空中介面(Air Interface),是针对频段6GHz以下的原型系统与实验平台,主要因应强化既有的28GHz频段而生。事实上,6GHz以下的频谱资源十分重要,所以必须针对这些资源加以测试、开发与优化,该技术不仅能实现极高的传输速度,同时也能将延迟性降到最低。而高通近期的另一项重点,则是针对物联网所新推出的4G LTE数据机MDM9206,将支援3GPP近期才宣布的标准Cat-M1,未来也会透过软体升级的方式,来支援NB-IoT (窄频物联网)技术,而Cat-M1与NB-IoT都是属于3GPP Release 13的范围内,广义来说,都是因应海量物联网应用所推出的标准。



图1 : 高通高级副总裁暨大中华区首席营运官Jeff Lorbeck (摄影:姚嘉洋)
图1 : 高通高级副总裁暨大中华区首席营运官Jeff Lorbeck (摄影:姚嘉洋)

图2 : 高通认为,4G LTE将是未来5G十分重要的组成,从Rel 10到Rel 13后的版本,都与5G发展习习相关。
图2 : 高通认为,4G LTE将是未来5G十分重要的组成,从Rel 10到Rel 13后的版本,都与5G发展习习相关。

相较于2G进入到3G,或是3G进入到4G,在4G进入到5G的这段过程中,基本上, 已经是超出了过往产业界所认知的既有经验。高通高级研发总监暨中国区研发总监中心负责人侯纪磊表示,就高通的角度,高通会希望建构统一的架构来因应5G技术发展与应用。


侯纪磊将​​5G应用分成三大类型:增强式移动宽频、关键业务型服务,以及第三类的海量物联网。增强式的移动宽频指的就是高解析度的影音传输或是虚拟实境等应用,关键业务型服务的特色,就是超低延迟性与高可靠度,所以像是工业物联网、工业与家用机器人等,就会是这个领域十分典型的应用,至于海量物联网应用,就与我们所认知的物联网应用一样,需要布署动辄上千甚至是上万的终端装置来收集资料。



图3 : 高通高级研发总监暨中国区研发总监中心负责人侯纪磊 (摄影:姚嘉洋)
图3 : 高通高级研发总监暨中国区研发总监中心负责人侯纪磊 (摄影:姚嘉洋)

而这针对这三种概略的应用类型,在频谱的使用上,又可分成1GHz以下、1至6GHz,以及6GHz以上的范围。但这些频谱又可分为三种类别,分别是:授权频谱、共享授权频谱,以及非授权频谱三大类,这些范围,在因应5G即将迈入商用的情况下,以统一架构来对应。


谈到授权频谱,侯纪磊指出,从过去的3G到现在的4G,大家所谈到的频谱都是停留在授权领域,但长期来看,我们一定会进入到非授权与共用授权的领域。


谈到非授权频谱,会后接受媒体访问的高通研发副总裁范明熙则是透露,全球的非授权频谱相对稀少,一般来说,就是我们所熟知的5GHz、2.4GHz与900MHz,高通在思考的,就是要将授权与非授权频谱,进行载波聚合。不过,范明熙也表示,由于2.4GHz已经相当拥挤,而5GHz与900MHz是相对较有发展的空间,但考量各国政府政策的问题,在这方面的发展,仍然有许多不明的地方。


然而,将授权与非授权频谱进行载波聚合,是属于全新的概念,相较于过往在既有授权频谱内进行载波聚合,需要动用更多资源与演算法来满足这方面的需求,而高通也的确在朝这个方向努力中。就应用概念上,电信业者会同时采用不同的频谱进行载波聚合,在高频频谱的覆盖范围下,能取得较高的传输速率,但脱离高频范围后,由低频补上,使用者仍然能取得一定的网路连结。



图4 : 在高通的MWC Asia摊位上,可以看到第三代载波聚合技术。 (摄影:姚嘉洋)
图4 : 在高通的MWC Asia摊位上,可以看到第三代载波聚合技术。 (摄影:姚嘉洋)

图5 : 高通与中国移动在5G技术上的合作状况说明。 (摄影:姚嘉洋)
图5 : 高通与中国移动在5G技术上的合作状况说明。 (摄影:姚嘉洋)

至于这些频谱的使用上,会面临哪些挑战?高通研发高级副总裁Durga Malladi分析,在高频领域,像是28GHz、32GHz这类频谱的毫米波技术的挑战主要会是十分容易受到阻碍或是损耗,而且传输距离非常短,只要有一个小小的物体就会造成讯号传输上的阻碍,所以要采取波束成形或是波束追踪的方式来克服这样的问题,天线方面,基地台就必须动用到128根天线的设计,终端​​方面则就需要到16根,同时要兼顾到功耗表现,这也是衍生出的设计挑战之一。



图6 : 高通研发高级副总裁 Durga Malladi (摄影:姚嘉洋)
图6 : 高通研发高级副总裁 Durga Malladi (摄影:姚嘉洋)
表1 高通对于各类频谱的技术概况、天线数量与挑战一览 (资源来源:高通;整理制表:姚嘉洋 2016/07)

频谱范围

1GHz以下

1GHz至6GHz

6GHz以上

技术应用

覆盖范围更广的
海量物联网

增强型移动频宽与关键业务应用

毫米波与更高速频宽

基地台天线数量

4

32或64

128

终端天线数量

2

4

16

主要挑战

频宽有限,频谱资源相对稀少

技术成熟,较无挑战

传输距离极短,容易遇到障碍物阻碍,造成传输中断


5G拼图之一 LTE延伸的​​物联网版本

谈到MDM9206,该产品早在去年十月,由高通在深圳所举办的IoT Day发布,预计在2017年初,就会有终端产品采用,并开始出货。


高通产品市场总监沉磊则是针对Cat-M1与NB-IoT作了进一步的说明,沉磊指出,随着LTE在全球各国快速发展,加上大家也都透过智慧型手机进行LTE连网,所以透过庞大的使用者族群与完整的基础建设来发展物联网生态,是再也自然不过的事情。


LTE Cat-M1可以说是LTE Cat-1的延伸版本,LTE Cat-M1的速度仅有1Mbps,但仅能在1.4MHz的频谱上运作,尽管如此,LTE Cat-M1还是继承了VoLTE的功能,换言之,在语音传输上并没有问题。而NB-IoT所使用的频谱仅有200kHz,速度约莫数十kbps左右,但却也更具成本效益,待机时间也更为长久,所以更可以实现大量部署的物联网系统建置,基于只有两颗AA电池的情况下,这两类技术所带来的使用寿命可以达到10年以上。


沉磊更表示,在基地台不变的情况下,采用Cat-M1的装置数量可达到1,5000个以上,若是NB-IoT更可以上看四、五万个左右的节点。


高通在MWC Asia展示出一系列解决方案,一方面展示出与中国电信业者的合作现况,另一方面,高通在各类应用上,皆有相当程度的进展,但最重要的,还是展示网通技术的最新进展为其主轴。

简单来说,考量物联网实际系统的设计需求,LTE不以提升速度为主,反倒是在因应需求的情况下,让成本与复杂度得到了最大程度的优化,其次强化了电池的续航力,第三则是得到了极大的网路覆盖率,最后则是网路覆盖密度提升,再加上前面所提到的,可以利用LTE既有基础建设来加以部署系统,换言之,业者可以用极小的投资就能完成,无需再重新建置网路,这也是3GPP阵营所著眼的重点之一。


Snapdragon在Tango计画上的斩获

除了5G之外,高通另一项为人所熟知的Snapdragon(骁龙)应用处理器在今年的MWC Asia也颇有收获。此次的进展是针对Google在两年前左右所推出的Tango计画,有相当大的突破,在当时,Google在推广该计画时,是希望能将AR(扩增实境)进一步在平板或是智慧型手机上实现。


高通产品管理副总裁Seshu Madhavapeddy向台湾媒体表示,现阶段高通的Snapdragon820与652已经可以支援市场上首批量产的Tango产品,也就是近期由联想所发布的新款手机Phab 2 Pro,它除了拥有6.4吋的大萤幕外,也搭载了景深与鱼眼镜头。再加上既有的主相机拥有1600万画素与标准配备三轴加速度计与三轴陀螺仪,共有五个感测器的数据必须同时计算。


Seshu Madhavapeddy提到了前两年,大家所十分熟悉的「异质运算架构」,由于Snapdragon820与652都具备这样的特色,内建了客制化的DSP(数位讯号处理器)、ISP与专有的运算单元,在分工得宜的情况下,同时处理五个不同资料特性的感测器资料,最后,再利用处理器与绘图处理器的运算资源,执行Tango的演算法,在不到10DMIPS的运算能力的情况下,就能完成运算工作。



图7 : 左为联想集团平板策略、关键零组件研发及配件业务高级总监黄智信;右为高通产品管理副总裁Seshu Madhavapeddy (摄影:姚嘉洋)
图7 : 左为联想集团平板策略、关键零组件研发及配件业务高级总监黄智信;右为高通产品管理副总裁Seshu Madhavapeddy (摄影:姚嘉洋)

所以处理器与绘图处理器就能挪用更多资源来处理手机系统的其他事项,同时也无需外部的协同处理器来分担感测器资料的运算,其言下之意,就是无需感测器集线器(Sensor Hub)的协助。但如果是其他的竞争对手,势必就要搭载,这对于功耗与成本来说,都不是一件好事。


此次也有与会的合作伙伴,联想集团平板策略、关键零组件研发及配件业务高级总监黄智信则是提及,高通、联想与Google约莫在两年前,就针对Tango的商用化进行合作,到了今年,可说是有了初步的结果。



图8 : 由联想与高通合力打造出的AR手机,不论是在画面流畅度与即时反应能力上,其表现都相当出色。 (摄影:姚嘉洋)
图8 : 由联想与高通合力打造出的AR手机,不论是在画面流畅度与即时反应能力上,其表现都相当出色。 (摄影:姚嘉洋)

黄智信透露,近年来智慧型手机市场已经没有太多的创新可言,但与此同时,6吋至7吋中间的手机市场,正以三位数的成长率加速成长中,从这两点来看,联想想以六吋以上的手机来实现AR应用,不仅只是试水温,更是看好这块市场的发展,联想很积极与诸多的垂直应用的软体与内容供应商合作,手机方面,也有后续的产品线会陆续推出。


在过去我们对于AR的应用仅停留在对于单一物体的扫描,仅可呈现简单的数据内容,而Seshu Madhavapeddy在现场实际展示了Phab 2 Pro的AR应用,则是更进一步,无论镜头移动到哪,都能即时呈现图像资讯,十分类似VR(虚拟实境)与AR结合的应用情境,所以更可以扩大应用范围。


**刊头图片来源 (摄影:姚嘉洋)


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