还有一年,我们的无线上网速度就能再提高三倍

还有一年,我们的无线上网速度就能再提高三倍

我们对网速有着近乎变态的执着。

我们经历了 GPRS 到 EDGE 的「巨变」。

我们用联通 3G 的时候嘲笑移动 TD。你们第一时间申请开通「21M」的 HSPA+,又第一时间尝试了 MU 技术下的「42M 下行」。

我们用 FDD 的时候嘲笑 TDD,却又因为本地运营商不支持 VoLTE 而跺脚。

我们最先离开 2.4GHz,进入 5GHz 的「快车道」。

我们不会停下追逐更快速度的脚步。

还有一年,我们的无线上网速度就能再提高三倍。

LTE-A

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LTE Advanced 用「载波聚合」突破了 LTE 的速度极限。载波聚合听上去是一个比较枯燥的技术名词,其实可以简单的类比成几根水管同时放水,水就放得更快。

目前技术上最多可以实现三载波聚合,下行速度极限是 450Mbps,这是 LTE 极限速度的 6 倍。关于速度,对我们消费者而言,更常听到的是「Cat.」这个分类参考。去年我们在手机厂商的发布会上听到最多的是「支持 Cat.6」,小米和华为是其中的代表。「Cat.6」代表双载波聚合,下行极限速度 300Mbps,上行极限速度 50Mbps。而今年,我们听到了更多的「Cat.9」,三载波聚合技术,下行极限速度是 450Mbps,上行极限速度 50Mbps。小米 Note 顶配版搭载的骁龙 810 处理器和 LG G4 搭载的骁龙 808 处理器是目前高通支持「Cat.9」的处理器。当然高通已经公布了还处在用于商用阶段的「Cat.10」,「Cat.10」在「Cat.9」的基础上将上行速度提升到了 100Mbps。

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LTE-A 各阶段技术的推进,最积极贡献最大的是韩国运营商和韩国手机厂商。在一开始的相当一段时间里,LTE-A 是韩国人自己一个人玩的游戏。韩国是全世界网速最快的国家,领先日本和香港,大幅领先美国。这个对上网速度有着无限追求的国家早早的就受不了 LTE 75Mbps 的速度限制了。于是从 2013 年开始,他们就在大力推动 LTE-A 的发展。很多美国媒体评测人拿到机身背面印着「LTE-A」字样的韩版机器也都会「特别强调」那是只在韩国支持的网络。目前最快速的三载波聚合也是韩国三大运营商在今年一月份率先实现支持的。而同样的速度,全球网速第二的香港地区最快也要到 2016 年才能达到。

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在用载波聚合提升 LTE 网速这个问题上,我们国家的三大运营商,都才刚刚出发。截止到今年 4 月份,我国的 4G 用户已经达到了 1.78 亿,服务好 4G 用户成了三大运营商的「头等大事」。移动作为 4G 网络建设和推广的「扛把子」,目前也是三大运营商里「载波聚合」技术走在最前面的。得益于频段分配上的巨大优势,最早在今年的年中,中国移动就可以利用 Band 41 提供三载波聚合,支持「Cat.9」设备了。

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不过,LTE-A 的载波聚合对联通和电信来说似乎意义更大些。最初分配 4G 网络频段资源的时候,联通和电信拿到的本来就很少(联通最少),而这些稀有的资源还被分散到了 FDD 和 TDD 两部分。对联通来说,如果 4G 的速度提升只能是从 HSPA+时的 42Mbps 到 LTE 的 75Mbps,那真是相当于白折腾了。因此联通和电信目前都在积极进行 Band3 和 Band41 的 FDD+TDD 载波聚合。把自己拿到的两部分稀少资源整合起来,才能勉强「揭得开锅」。

这一部分的最后聊聊这种比「百兆光钎」快好几倍的手机上网速度有什么用。举几个例子:从云端下载十张 2100 万像素的照片,普通 LTE 需要 51 秒,「Cat.9」只需要 10 秒;下载 200M 的幻灯片文件,普通 LTE 需要两分钟,「Cat.9」只需要半分钟;移动网络下串流高清视频,普通 LTE 支持的最高码率为 3.6Mbps,而「Cat.9」可以支持 15Mbps。

MU-MIMO 和 802.11ad

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关于「如何提高 Wi-Fi 技术」的演进,高通的产品经理给我举了个形象的例子,将其类比成了高速公路运输。想要增加高速公路的运输能力,我们首先可以把路修宽,这对应 Wi-Fi 里的频谱宽度。第二代 802.11ac 标准的频谱宽度是 802.11a/g 标准频谱宽度的 8 倍。其次,我们可以修多层高架来增加运输能力,这对应 Wi-Fi 中的空间多路复用。最后,我们还可以在车里装更多的乘客,这对应 Wi-Fi 里的调制技术。

但是,这三个维度现在都已经到了极限。「频谱拓宽是最简单的方式,但是频谱资源有限,不能无限地拓宽;空间流因为空间限制,也不能无限地叠加,因为如果分层太多的话,空间可能发生弯曲,干扰会增强,容错能力会极大降低;调制技术也受限于空间衰减和噪声等因素,使得 256QAM 基本已经达到极限。」

那么,能改变现实的重担就交给了 Wi-Fi 连接方式。MU-MIMO 技术就可以解决这个问题,它能将单个终端的吞吐量提高 2-3 倍。

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MU-MIMO 是迄今为止最复杂的 Wi-Fi 技术之一。我们现在使用的路由器,都只支持 SU-MIMO。SU-MIMO 和 MU-MIMO 又是一组听上去很枯燥的技术名词,它们指的是我们的移动终端和路由器「沟通」的方式。SU-MIMO 模式任意时刻只能服务一个终端。三台手机连一个路由器,传输数据就会是「123123123」依次的方式。MU-MIMO 则是将同时连接的用户编入一个组,同时服务,不用排队轮流。

「SU-MIMO 中 1 条流的 11ac 是 350Mbps 数据层带宽,一个 AP 服务三个用户,每个用户获得约 117Mbps。而 MU-MIMO 允许三个用户同时访问,其带宽达到 850Mbps,平均每个用户就能获得 283Mbps,实现大概两到三倍的性能提高。举例来说,三台手机同时下载一个 4G 的电影,第一代 SU-MIMO 需要 320 秒,通过 MU-MIMO 提高 3 倍性能,就可以将时间缩短到 100 秒左右。」

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但是,MU-MIMO 在目前看来有两个问题。

第一是目前支持 MU-MIMO 的路由器都太贵了,典型代表「Linksys」的路由器要 1700 多元。关于这一点,高通的产品经理也表示出了自己的无奈,「国内和国外 AP 端产品走向两个趋势。国外 AP 卖的非常贵,100 美元、200 美元甚至 300 美元都有卖,国内基本超过 100 美元不容易卖,这是两个不同的市场,不能说哪个市场好哪个市场坏。国外基本是以技术主导,而国内成本做的很低。作为技术领先的公司,我们需要第一步先验证技术可行性,第二步才能有相应的低成本方案诞生。」

第二是如果支持 MU-MIMO 的设备和不支持 MU-MIMO 的设备同时连接一个路由器,处理能力会被强制对半分配,这样被分到「支持组」的多个设备只能在一半处理能力的基础上发挥 MU-MIMO 的技术优势了。

MU-MIMO 并不是高通一家的专利,目前也有其他厂商在进行同样的开发。但高通从早期就开始大力宣传和推进,应该会在将来技术爆发期占得一点先机吧。就像移动最先开始铺设LTE基站,投入了极其恐怖数量的资源,现在在市场占有率上才会「无人能挡」。

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我们听过很多手机厂商宣传 802.11ac 标准,都知道 802.11ac 能帮我们提高无线上网的速度,那 802.11ad 是 11ac 的下一代技术吗?答案是否定的。11ad 技术和 11ac 技术是平行的。ad 技术主要的应用是近距离快速传输。11ad 技术工作在 60GHz 的频段,频率很高,波长很短。它最大的好处就是,可以做成非常小的模块放到手机里,同时提供高达千兆级别的连接。

举三个 11ad 技术可以实现的应用场景吧。两台 iPad 实现实时画面同步,显示效果完全无损,不需要任何压缩解压缩的步骤;在机场公共服务设施上下载一部 4GB 大小的电影只需要几十秒钟;手机将 4K 画面无线投射到电视上公屏显示。简单来说,802.11ad 就是能将点对点的无线数据传输做到前所未有得快。

LTE Direct

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最早听到这个概念的时候我以为是类似蓝牙 4.0 一样用来近距离传输数据的。这次在高通参观完才知道,然而并不是。LTE Direct 的典型使用场景是 500 米范围内匹配并实现信息的推送。

比如,你走进了小四最爱的恒隆广场,LTE Direct 可以帮助你迅速地筛选出目标商铺。你想买鞋子,鞋店的 List 被秒推到了你的手机上,你想逛 Jimmy Chou,点击一下,你和 Jimmy Choo 的店铺就匹配连接上了。然后它可能会定向地向你推送一些新品信息或优惠票券。类似的使用场景,蓝牙 4.0 由于传输距离的限制是无法实现的。

那如果我匹配完成,非要传输大文件行不行呢?答案是可以的,只不过走的还是运营商数据网络,也就是用流量。

LTE Direct 还有一个可能的使用情景就是室内导航。大型商场或会场内部的指路牌一直是让人崩溃的,地图软件目前能支持室内导航的地标又少得可怜。LTE Direct 定向匹配传输信息本就是室内导航的初始步骤,再配合地图功能,应该可以轻松地帮我们解决室内导航的难题。

LTE 广播

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LTE 广播和它的字面意思一致,是个广播。主要是给公共服务提供商用的区域广播,帮助他们在人群密集的地方覆盖性地提供资讯。

典型的使用情景是地铁站。我们都知道,在地铁站这样人多到语言无法形容的地方,运营商的基站资源是完全不够用的,表现出来就是我们的手机要么信号弱要么根本上不了网。但是上班途中又是最无聊最需要资讯填补空虚的,因此我们一般会选择在出门之前,在家离线缓存好路上要看的新闻和电影。LTE 广播就给了我们一个减少麻烦的机会,因为它帮助运营商统一把资讯「广播」给我们。LTE 广播之下,我们可以像听收音机一样即时收到资讯和影音资源,并不会因为人太多上网速度不好而无法体验。

LTE 广播需要占用的频段资源很少,并不会给运营商或服务提供商带来太大的负担,但它在公共区域解决的问题却可谓是「当务之急」。想象一下在地铁站用手机收看足球赛直播是不是一件会让人兴奋不已的事呢?

最后

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上面说到技术,我们这儿基本都还没有实现。但是,未来的一两年内,他们很可能都会实现。

LTE-A 三大运营商都已经开始测试,但目前都还在试验阶段,还没有体现在我们的上网速度上。不过,国家对电信业的发展如此重视,总理一再要求提速降价,谁敢不从呢。尤其是联通,FDD-TDD 载波聚合是对联通用户负责的「必须」。4G 网络建设的第一个阶段是铺基站,第二个阶段便是提速了。也许是明年,也许是后年,「300Mbps」、「450Mbps」会被大家用到。

MU-MIMO 普及的最大障碍在于现在支持它的路由器都太贵。骁龙 400、600、800 系列的手机处理器全部支持 MU-MIMO,所以我们需要做的就是等待未来的一两年内技术开发商推出低成本的解决方案。在每个人、每个家庭拥有的无线终端设备多到已经有点夸张的今天,MU-MIMO 让人有点「迫不及待」。

LTE Direct、LTE 广播和 802.11ad 都能帮助运营商或公共服务提供商们提供更好更极速的服务。之前在韩剧里看到的「手机拔出天线边走边看电视剧」的场景我们也可能有机会体验了。并且,我们不用拔出天线。现在的公共交通系统和交通枢纽提供的公共服务都很渣,希望他们自己能意识到吧。

就像很多人用着 WCDMA 的时候放话说「LTE 根本没必要,联通 3G 已经够快了」,用上 4G 之后又改口说「4G 超乎想象的快,连刷微博都能感觉出来和 3G 的差别」一样,网速的提升到上网体验的提升都一定能被感知。我跟你们一样期待着,期待着数据网络、无线网络、近场通讯的速度全面提升之后,大家露出的,满足而幸福的笑容。

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