千兆LTE：高速蜂窝宽带的4G解决方案
5G备受关注，因为它已成为消费者的筹码。千兆LTE是在智能手机上引入不间断流媒体视频的4G技术，一直鲜为人知。它是4G LTE的演进，能够以超过有线宽带的速度提供可靠的移动宽带接入。
随着运营商以极快的速度推出5G，覆盖范围正在迅速扩大。但是，千兆LTE仍然可以在全球范围内使用。5G是一项具有新型无线电波形和新调制解调器的最新技术。因此，在一段时间内，5G的价格会高于4G产品。
由于设备中的所有新功能，新5G芯片组的成本将包括价格溢价。另一方面，随着4G设备通过大规模部署实现规模经济，价格将会下降。
千兆LTE与4G LTE
随着第四代移动通信标准(4G)的出现，人们更加关注数据传输。前几代蜂窝标准（2G和3G）以语音和文本功能为中心，迎合智能手机出现之前的消费者。
对于智能手机和移动宽带通信，LTE-Advanced(LTE-A)标准于2011年获得批准（3GPP第10版）。它提供了1 Gbps的峰值下载数据速率。
LTE-Advanced Pro(LTE-A Pro)增强了千兆LTE功能。3GPP于2015年左右通过版本(Rel)13批准了此标准。LTE-A Pro使4G更进一步。它提供3 Gbps范围内的峰值下载速度，具体取决于网络的高载波聚合可用性（LTE-A Pro允许多达32个20-MHz载波）。
关键的5G技术和策略，使LTE-A Pro能够证明这些超高速连接的稳健性和弹性。连接速度可以比有线宽带更快。这些包括：
- 载波聚合
移动网络运营商(MNO)可以提供更高的数据速度。它们结合了无线电频谱多个部分（称为“载波”）的数据承载能力来发送和接收数据。
载波聚合将MNO通常不连续的载波组合在一个或多个频带内。它扩展了数据通路宽度和承载能力，以实现更高的容量和速度。千兆LTE需要聚合5个或更多载波，才能将理论数据速率推至高于3 Gbps的峰值。
随着5G占据更多的频谱份额，行业趋势最终将所有设备迁移到5G。然而，这需要十多年的时间才能实现。到那时，LTE将填补中端设备的空白。
借助3xCA，LTE设备将在许多宽带用例中获得不错的速度。此外，需要数千兆比特速度的高端设备最终将迁移到5G。
- 许可辅助访问(LAA)
为了增加承载数据的无线电频谱容量，LAA将未许可的5 GHz频段与MNO的许可频谱结合使用。许可频谱被称为“清除频谱”。除了被许可方之外，没有人在许可的区域边界内使用该频谱。
未经许可的频谱可用于各种用途，例如Wi-Fi，其也在5 GHz频段内运行。LAA必须绕过这些其他用户，应用诸如Listen-Before-Talk(LBT)功能等技术来识别和利用未使用的通道。
- 256-QAM
正交调幅(QAM)是一种高效的双域编码策略。它利用幅度和频率调制来编码无线电波形中的信息。QAM值越高，波形可以携带的信息越多。
在256-QAM之前，有64-QAM。当使用64-QAM时，每个编码符号中可以包含6位信息，因此2^6等于64。在256-QAM中，8位数据可以打包在同一个符号中，因此2^8等于256。256-QAM比特率比64-QAM比特率快30%。
这种增加的数据速率意味着256-QAM需要比64-QAM更好的信噪比(SNR)。因此，当无线电接收良好并获得强大信号时，其性能可以比基于64-QAM的旧系统好30%。
- 4 x 4多输入多输出(MIMO)技术
随着载波聚合通过多个载波实现更高的带宽，每个频段具有多个天线路径的MIMO也是如此。千兆LTE网络在基站上标准化了四根天线，在设备上标准化了四根天线。这些天线提高了频谱效率和数据速度，使设备能够连接到最稳定的可用信号。
千兆LTE与5G
虽然千兆LTE和5G很相似，但有些关键细节可将它们区分开来。5G在低于6 GHz范围和超高毫米波(mmWave)频谱（高达40 GHz）的可用频率中添加了新频段。4G主要部署在较低频率（最高2.5 GHz），除了少数3.5 GHz频段（也称为中频段）。
此外，4G频谱的最大带宽限制为20 MHz。这意味着每个4G载波的容量限制为20 MHz。另一方面，5G定义了100 MHz宽的新频段。我们可以想象，几家运营商如何在5G网络中实现高速。
由于宽带丰富的毫米波单元覆盖面积小，因此必须密集集中才能达到目标用户体验水平。5G体验与千兆级LTE截然不同，需要建设新的基础设施，这需要时间。
另一个区别是5G网络可以在两种模式下工作：独立(SA)或非独立(NSA)。SA表示系统与所有5G无线电和核心网络一起运行。NSA使用以不同模式组合的LTE和5G资源。
随着2020年发布的3GPP Rel 16，5G成为关键工业过程中使用的有线网络的可靠替代方案。这些过程由各种基于有线和光纤的时间敏感网络(TSN)主导。Rel 16的超可靠低延迟通信(URLLC)功能规定链路可靠性优于99.9999%，延迟在毫秒范围内。
千兆LTE网络的应用和用例
千兆LTE的广泛可用性和不断下降的连接成本提供了更容易采用的优势。与5G不同，它不需要建造新塔或重新设计设备天线来应对毫米波或URLLC技术的需求。千兆LTE为全球企业提供了许多与5G相关的好处，例如高速数据，而没有设计上的挑战。
以下是千兆LTE的一些理想用例：
- 偏远地区
企业和机构必须经常将网络连接添加到现有基础设施无法触及的站点和场所。使用铜线或光纤的有线连接可能非常昂贵，并且需要很长的安装准备时间。部署蜂窝路由器来为这些站点提供千兆LTE宽带访问更具成本效益。在自然灾害和弹出事件等情况下，这是唯一可用的选择。
- 工业应用
千兆级LTE在一些工业应用中至关重要，例如需要高带宽的安全应用。如果一家企业需要全天候监控远程位置，千兆LTE是最可靠的方法。
高清(HD)、超高清(UHD)摄像头，以及用于监控和工业应用的摄像头对上行链路的带宽要求较高。然而，并不是所有的千兆LTE模块都能提供完整的规格。千兆LTE模块必须在上行链路端实现两条无线电链，以提供带间载波聚合。否则，设备只能从网络容量的一半中获益。
- 分支机构或新店
千兆LTE为必须在分支机构或临时商店建立互联网连接的企业提供了一种廉价、高效的解决方案。它只需要极少的设置:运营商只需打开LTE路由器，几分钟就能提供连接。
- 故障转移访问以减少停机时间
即使办公室与互联网和总公司保持有线连接，千兆LTE也可以作为备份系统。停机时间可能代价高昂，小企业每分钟损失约423美元，大企业每分钟损失约9,000美元。相比之下，千兆LTE备份系统的成本非常低，并且可以为此类损失提供保险。
当我们等待5G更密集的覆盖时，千兆LTE已提供了一种方便且高效的解决方案。
