打开脑洞聊技术：未来的移动网络是什么样子？

   早在1926年，尼古拉.特斯拉就向我们描绘了一幅美好的通信未来蓝图。

当无线技术被完美应用之时，地球就变成了一个巨大的大脑。本质上，所有的事物都是真实而富于韵律的整体（一致性）。我们可以无视距离阻隔彼此间即时通信。不仅如此，即使相隔万里，我们还可以通过电视、电话看见听见彼此，就像我们面对面交谈一样完美。实现这种设想的通信设备会惊人的简单，它甚至可以放在背心口袋里。

　　当《三体》中说，足够大功率的某频率范围的电磁波被太阳“增益反射”，使人类可利用太阳向宇宙发射大功率信息之时，我在想，当无线技术被脑洞大开之时，它的应用已经远远超越了地球和人类。

　　之所以一开篇引用了一位科学牛人和一位科幻作家的两段话，我只是想把大家的思维在时间和空间上拉得更远一点，毕竟，我们现在要谈的是未来的通信网络。

     IEEE 802.11协议就是这么一个奇怪的标准：从第一台支持802.11A无线路由器问世到现在，它只更新了三次：802.11g、802.11n，以及最新的802.11ac。现在，一个崭新的Wi-Fi无线网络协议已经屹立在我们面前，它有望让不堪重负的无线网络再次跟上时代，得到飞跃性发展，它的名字叫做IEEE 802.11ax。

　　802.11ax引入了OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access），既正交频分多址，这是下一代高速无线通信网络的核心技术。

　  802.11ax的速度有多快？

　　假设可以利用的频宽为160MHz，现有最快的802.11ac标准能提供866Mbps的理论数据传输速率，而802.11ax则能轻易将传输速率提升至3.5Gbps。如果加上4×4的MIMO“四车道”，则802.11ax的理论数据吞吐能力将高达14Gbps，这个数字已经将固定光纤传输速度远远甩在了后面。

　　4G/LTE网络的演进

　　千万不要说你对现在的4G网络速率无感。从3GPP R8 到 R13 ，在无数通信人的努力之下，LTE技术正在不断改进和完善。

    先举两组数字，已说明一切。

　　LTE R8的频谱效率：

　　下行：15 bits/sec/Hz

　　上行：3.75 bits/sec/Hz

　　而到了R12 ，频谱效率为：

　　下行：30 bits/sec/Hz

　　上行：15 bits/sec/Hz

    从R8到R13，提出了那些关键性的技术？

　　Release 8 - LTE 初出茅庐

　　（2008年12月冻结）

　　LTE最初为3GPP R8，R8主要定义了峰值速率下行300 Mbps，上行75 Mbps，上行链路采用4×4 MIMO，以及20MHz带宽等。

　　Release 9 - 增强型LTE

　　（2009年12月冻结）

　　R9是最初的LTE增强版，关键定义了Small Cell/家庭eNodeB和LTE Broadcast（eMBMS）。

　　Small Cell/家庭eNodeB

　　这些Small Cells包括：家庭或企业部署Femto Cell，较密集郊区部署Picocell或室内Metrocell，以及城区热点部署室外Metrocell或Microcell。

　  LTE Broadcast（eMBMS）

　　LTE Broadcast 是一种基于LTE的广播或多播技术。有了LTE Boardcast，运营商可以在同一时间，把软件更新、视频等内容定向传送到指定用户手机上，像电视一样，打开就可以收看节目，比如，可以向用户发送体育赛事直播、突发新闻...等，而且可以同时放送多种内容，比如跟这场赛事相关的历史回顾节目、现场各种角度的转播...等。

　　多媒体流量在网络中主要有三种传播方式：

　　1）unicast（单播）

　　2）broadcast（广播）

　　3）multicast（多播）

    unicast会对每个客户端分别发送一份流量的拷贝，如果目标客户端数量很大，unicast不得不发送多次，这如果发生在shared链路上，带宽占用是非常巨大的。广播或多播业务的带宽和投资并不会随着用户数的增加而增加，同一段带宽可以为多个用户提供服务，带宽利用率高于单播业务。

　　2014年1月，韩国KT就率先推出LTE Broadcast这项服务，他们通过LTE Broadcast向地铁上下班的人群推送视频流。美国Verizon也在美国超级碗（Super Bowl）时推出过LTE Broadcast，当时开放了5个频道，连接服务后可以同时看到赛事直播，同时有赛事相关的表格，如果有预定的其他内容，也可以在分割画面上看到，比方不同角度的画面。当然，未来一些重要的体育赛事，都可以向球迷观众销售这样的服务。

　　Release 10 - LTE Advanced

　　（2011年3月冻结）

　　R10属于LTE-A标准。由于ITU IMT-Advanced提出了R8无法实现的更高速率要求，为此，R10提出了很多重要的功能和提升。这主要包括两个关键技术：载波聚合（CA）和异构网络（HetNet）。

　　载波聚合（CA）

　　载波聚合是最低成本的办法去利用碎片频谱资源来提升终端用户速率。

　　载波聚合主要分为intra-band 和 inter-band载波聚合，其中intra-band载波聚合又分为连续(contiguous)和非连续(non-contiguous)。

    通过合并5个20MHz载波，LTE-A支持最高100MHz载波聚合。这也就是咱们今天讲的4G+