LTE筆記: 5G New Radio (NR) ~1: NR介紹

一開始, 我們先回顧一下甚麼是LTE (Long Term Evolution),
相較之前的3G以CDMA以及語音為主的電信服務,
當初在制定LTE時, (在WiMax的壓力下), 把telecom推進了一個未知的領域,
在4G, 或是LTE的架構下, 語音不再是通訊服務的唯一角色,
反而是資料傳輸, 應用, 即時影像成了網路服務的主流,

為了提供這樣的服務, LTE把背後的核心網路做了大幅度的改變,
如果我們不看接取技術, (從CDMA到OFDMA),
其主要的變化反而在於IP取代了原本的電話號碼, 成為主要的辨識單元,
也因此, 原本roaming, 或是資料庫的設計, 也就不那麼符合需要,
當時LTE的制定者們於是揮刀一砍, 重新設計一個更為簡潔的核心網路,
並命名為Long Term Evolution, 也應該是希望這樣的核心網路, 可以沿用許久,

然而, 從2005年至今, 12年後的現在,
大家也開始提出下一世代的無線網路架構, 也就是, New Radio (NR),

必須先說明的, 至少在目前, NR和5G是兩個相關但是不一樣的概念,
至少在5G的初期, 會是一種異質且拼湊的網路接取, 合併多種網路一起提供服務,
包括既有的LTE-A, WiFi (如同之前提到的LAA或LWA),
當然也包括NR, 如下圖所示:

來自: http://www.edn.com/5G/4458325/What-is-5G-NR-

在上圖中, 我們可以直觀的看到LTE和NR最大的差別: 頻譜支援,
LTE基本上仍延續既有通訊網路的架構, 專門為了某一段頻譜設計 (1-6 GHz),
但是, NR的目標更為積極, 希望能夠服務1-100GHz的頻寬,

這是為什麼呢?

考慮到頻帶資源的稀少性和公共性,
在過往, 通訊資源都只局限於規劃好的某一頻帶區間,
因此, 通訊協定也會在該頻帶區間最佳化,
一方面減少硬體複雜度, 另一方面, 也增加通訊的效率,

然而, 通訊的需求遠超於頻帶的回收與重複利用,
這時有兩中想法出現:

1. 更有效的利用頻帶資源, 如LTE和WiFi在2.4GHz上的競合
2. 去使用原本無法使用的通訊資源, 如60GHz (由於氧吸收)

這也就造成的NR的出現.

雖說, NR的想法簡單, 目標明確,
但是, 對於通訊系統來說, 卻是一大負擔,
我們先不考慮實作與最佳化問題 (光是取樣率就是一大麻煩了...),
在不同頻帶上, 其通道的特質不同, 也就會需要不同的傳輸機制,
例如, 在60GHz高衰減的環境中, 找出正確的路徑 (LoS) 比重傳重要,
如何設計一個通訊系統可以同時適應各實體層特性, 想必會是NR的最大問題,

在之後文章中, 我會就我看到的部分介紹NR,
一開始, 應該會從NR和LTE的共構開始,
希望能隨著時間經過, 更了解NR的架構以及其背後的設計概念,