Функция агрегации операторов — ключевое нововведение в четвёртом поколении мобильных коммуникационных технологий для маршрутизатора cpe 4G LTE, она значительно повышает скорость сети и стабильность соединения, объединяя несколько дискретных каналов спектра в более широкий канал передачи данных. Эта технология решает не только проблему фрагментации ресурсов спектра, но и обеспечивает эффективное динамическое планирование между базовыми станциями и терминалами, обеспечивая базовую поддержку для приложений, таких как видео в высоком разрешении и взаимодействие в реальном времени. Это похоже на интеграцию нескольких узких многополосных дорог в широкие шоссе, чтобы потоки данных работали плавно. Её основная ценность заключается в максимальном использовании существующих спектральных ресурсов, и она является важным мостом к коммуникациям пятого поколения.

1. Техническое определение и эволюция агрегации носителей

Агрегация несущих — это, по сути, техническое решение, объединяющее несколько непрерывных или разрывных каналов несущих в один логический канал. В процессе развития коммуникационных технологий с третьего на четвёртое поколение ресурсы спектра, получаемые операторами, часто находятся в разных частотных диапазонах, образуя фрагментированное распределение. Традиционные методы передачи с одной несущей системой, такие как использование только одной полосы движения, не могут эффективно применяться даже при простое частотного диапазона. Проект партнерства третьего поколения внедрил агрегацию операторов в стандарт мобильной связи четвёртого поколения именно для решения основной проблемы низкого использования спектра. Согласно данным, опубликованным Глобальной ассоциацией поставщиков мобильного оборудования, более 200 операторов по всему миру развернули различные типы сетей агрегации операторов до конца 2023 года, полностью подтвердив их техническую необходимость.

2. Реальная проблема фрагментации спектра

Из-за исторических причин распределения спектр, управляемый операторами, часто показывает состояние распределения «возможности». Например, один оператор может одновременно иметь пропускную способность 10 МГц в диапазоне 800 МГц, 15 МГц в диапазоне 1,8 ГГц и 20 МГц в диапазоне 2,6 ГГц. Если эти тероризованные ресурсы нельзя использовать вместе, каждый частотный диапазон может самостоятельно обеспечивать ограниченную скорость, явление простоя особенно заметно в интенсивных для пользователя областях, технология агрегации носителей — золотой ключ к решению этой задачи.

3. Технические характеристики трёх типов методов агрегирования

В зависимости от характеристик распределения спектра агрегация несущих может делиться на три типа: непрерывная агрегация несущих, прерывистое агрегирование несущих в частотных диапазонах и агрегация несущих между частотными диапазонами. Непрерывная агрегация обрабатывает соседние каналы в одном частотном диапазоне и обладает минимальной сложностью реализации; ненепрерывный тип требует обработки отдельных каналов в одном и том же частотном диапазоне, что ставит более высокие требования к радиочастотному проектированию; Хотя агрегация межчастотных полос лучше всего отражает техническую ценность, она может интегрировать ресурсы в нескольких частотных диапазонах, но необходимо решить проблему синхронизации, вызванную различиями в характеристиках распространения разных частотных диапазонов. В «Белой книге по 5G и будущему спектру мобильной связи», опубликованной Министерством промышленности и информационных технологий моей страны, отмечалось, что технология междиапазонной агрегации увеличит использование спектра более чем на 40%.

4. Основной механизм для увеличения пиковой частоты

Объединяя несколько несущих, общая пропускная способность системы достигает арифметического роста. Если предположить, что один оператор обеспечивает скорость 75 мегабит в секунду, то при агрегировании трёх операторов теоретическая пиковая скорость может достигать 225 мегабит в секунду, эта линейная связь улучшения особенно заметна в сетях мобильной связи четвёртого поколения. Согласно измеряемым данным Китайской академии информации и коммуникаций, скорость нисходящей связи в сети мобильной связи четвёртого поколения с использованием агрегации трёх операторов может достигать в 2,8 раза выше, чем в традиционных сетях, что эффективно поддерживает спрос на 4K сверхвысокое видео в стриминге.

5. Улучшить пользовательский опыт на краю сети

На границе покрытия базовой станции снижение силы сигнала приводит к снижению частоты. Технология агрегации несущих позволяет терминалам одновременно получать сигнальную энергию от нескольких носителей посредством многонесущего кооперативного планирования. Когда несущий сигнал слаб, система автоматически выделяет больше ресурсов несущей с более сильным сигналом. Этот динамический механизм балансировки снижает колебания частоты пользователей примерно на 60%, значительно повышая согласованность сетевых сервисов. Тестовый отчёт провинциального оператора показывает, что после включения агрегации операторов средний уровень пользователей на периферии сотовой связи увеличивается более чем в три раза.

6. Сотрудничество для агрегации носителей и технологий множественных входов и выводов

Технология с несколькими входами и множественными выходами повышает спектральную эффективность за счёт параллельной передачи с нескольких антенн, агрегация несущих увеличивает пропускную способность за счёт расширения спектральной ширины, они создают комплементарный эффект. При сочетании технологий многоввода и выходов с агрегацией носителей система не только получает более широкий доступ к передаче данных, но и повышает эффективность трафика на единицу площади благодаря параллельным нескольким полосам. Проект партнёрства третьего поколения особенно акцентировал внимание на совместной схеме оптимизации двух этих стандартов в стандарте эволюции мобильной связи 4-го поколения, эта технология способна обеспечить геометрический рост пропускной способности сети.

7. Технические требования к реализации на стороне терминала

Терминалы поддерживают агрегирование несущих должны быть оснащены несколькими радиочастотными трансиверными системами и более развитыми возможностями обработки сигналов, что требует поддержки многонесущей синхронной демодуляции, а процессор базового диапазона — интеграции более сложных алгоритмов планирования. В настоящее время крупные производители чипов, такие как Qualcomm и MediaTek, выпустили чипы четвёртого поколения мобильной связи, поддерживающие агрегацию пяти несущих, используют архитектуру многоядерных цифровых сигнальных процессоров, могут одновременно обрабатывать агрегированную пропускную способность свыше 400 МГц; постоянное развитие возможностей терминалов является важной движущей силой популяризации агрегации операторов.

8. Корректировки архитектуры на сетевой стороне

Оборудование базовой станции должно модернизировать процессорный блок базовой полосы для поддержки единого планирования нескольких ресурсов несущих связей. Новая базовая плата использует многоядерный массив процессоров, который может в реальном времени вычислять состояние нагрузки каждого оператора и динамически распределять ресурсы. Со стороны ядра необходимо увеличить пропускную способность сети-носителя, чтобы избежать узких мест в процессе передачи агрегированных высокоскоростных потоков данных. Технический документ China Mobile показывает, что существующая сеть достигла агрегации операторов между базовыми станциями благодаря внедрению программно-определяемых сетевых технологий, что увеличивает уровень успешной передачи передачи на разных границах покрытия базовых станций до 99,5%.

9. Эволюция агрегации операторов в мобильных коммуникациях пятого поколения

Стандарт мобильной связи пятого поколения выведет технологию агрегации операторов на новый уровень и поддержит более гибкие методы комбинирования спектра, он сможет не только агрегировать лицензированный спектр, но и интегрировать нелицензированные ресурсы спектра, поддерживая одновременное агрегирование до 16 операторов. Проект партнёрства третьего поколения определил более 100 схем комбинирования частотных диапазонов в стандарте мобильной связи пятого поколения, включая гибридную агрегацию миллиметровых волн и частотных диапазонов ниже 6 ГГц, что оставляет достаточно места для будущего развития сети.

10. Технические проблемы в управлении энергией

Одновременная работа нескольких операторов увеличит энергопотребление терминала, что создаёт проблемы с временем работы батареи. Современные коммуникационные чипы используют интеллектуальный механизм активации, который включает все несущие только при необходимости высокоскоростной передачи и автоматически переключается в режим энергосбережения с одной несущей в режиме ожидания. Данные лаборатории MediaTek показывают, что алгоритм динамического планирования носителей на последнем чипе может продлить время работы батареи на 15%, обеспечивая оптимальный баланс производительности и энергопотребления.

11. Методы и стандарты проверки испытаний

Функция агрегации носителей требует строгого тестирования согласованности, включая 128 индикаторов, таких как точность синхронизации несущих и процент успешности передачи передачи; международные стандарты тестирования требуют, чтобы оборудование поддерживало ошибки тайминга между несущими менее 130 наносекунд при температурах окружающей среды от 40 °C до +85 °C. Автоматизированная тестовая система, разработанная лабораторией Телл в моей стране, может моделировать производительность в сложных многочастотных сценариях и обеспечивать соответствие коммерческого оборудования требованиям стандартов Организации партнёрства третьего поколения.

12. Текущее состояние глобального коммерческого развертывания

До конца 2023 года 89 стран мира развернули сети агрегации операторов. Южнокорейские операторы первыми реализовали агрегацию пяти операторов для коммерческого использования, достигая максимальной скорости 1,2 гигабита в секунду. Все три крупных оператора в моей стране завершили покрытие агрегации операторов в крупных городах страны, China Telecom провела межстандартные тесты агрегации мобильных связей четвёртого поколения и пятого поколения мобильных коммуникаций на частотных диапазонах 2,1 ГГц и 3,5 ГГц в 2022 году, заложив основу для будущей сетевой интеграции.

13. Глубокое расширение возможностей отраслевых приложений

В отрасли технология агрегации носителей обеспечивает миллисекундную задержку для совместного управления роботами. После того как автомобильный завод внедрил специализированную сеть агрегации носителей, точность синхронизации 200 сварочных роботов была увеличена до 0,1 мм. В телемедицинских сценариях многонесущая передача обеспечивает передачу 4K-хирургических изображений в реальном времени, позволяет экспертам предоставлять удалённые и точные рекомендации; эти приложения подтверждают ценность агрегации носителей от потребительского до промышленного уровня.

14. Сочетание с технологией сетевого слайсинга

В сетях мобильной связи пятого поколения агрегация операторов может создавать синергетический эффект с технологией сетевого слайсинга. Для улучшения мобильных широкополосных срезов требуется большая пропускная способность, система может динамически распределять больше ресурсов несущих ресурсов, сохраняя при этом базовый носитель для маломощных широкополосных срезов сети; этот гибкий механизм распределения увеличивает использование спектра операторами на 35%, что может удовлетворить разнообразные потребности различных отраслей.

15. Будущее направление технологической эволюции

Исследования шестого поколения мобильных коммуникаций отмечают умную поверхностную агрегацию операторов в качестве ключевого направления. С помощью реконфигурируемой технологии умных поверхностей сеть может динамически формировать среду распространения радиоволн, повышая эффективность агрегации в разрывных частотных диапазонах на 50%. В то же время в лаборатории тестируется алгоритм предсказательного планирования носителей, основанный на искусственном интеллекте, который прогнозирует потребности бизнеса за 500 миллисекунд и активирует соответствующие комбинации носителей.

16. Политика спектра и прогресс в стандартизации

Регуляторы в разных странах корректируют стратегии распределения спектра, чтобы зарезервировать смежные частотные диапазоны для агрегации несущих. На Всемирной радиокоммуникационной конференции 2023 года Международный союз электросвязи приняла резолюцию, призывающую государства-члены планировать смежные блоки спектра не менее 100 МГц; «14-й План развития информационно-коммуникационной индустрии» моей страны ясно предлагает способствовать координированному использованию нескольких частотных диапазонов для создания более благоприятной политической среды для технологий агрегации операторов.

Как ключевое звено в эволюции мобильной связи, технология агрегации операторов не только решает проблемы текущего использования ресурсов спектра, но и предоставляет инфраструктуру для будущих сетевых инноваций. От улучшения пользовательского опыта до расширения возможностей цифровизации отрасли — эта технология продолжает раскрывать потенциальную ценность коммуникационных сетей. С углублением популяризации мобильных коммуникаций пятого поколения и ускорением исследований и разработок мобильных коммуникаций шестого поколения, агрегация операторов продолжает играть важную роль на стыке технологий соединения и практических потребностей.