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比FDD快1000倍？pCell如何做到？

文/余荣煌

就在国内为FDD牌照激起众多涟漪之时，外媒报道，Artemis Networks公司已准备在旧金山发布一项号称能让手机上网速度比4G快1000倍的无线技术。

早在MWC2014大会，这项名为pCell的技术就已面世并进入大众视野，随后媒体纷纷跟进挖料其技术基因及其背后的男人：Steve Perlman。关于Perlman，乍一听可能略显耳生，而说起QuickTime和早在1997年被微软的收购价就已达到5.03亿美元的WebTV，相信大家都不陌生。pCell技术，就是这位绰号“硅谷的爱迪生”Perlman的心血。

Perlman对此技术的革新性自信满满，但也招致诸多质疑，许多通讯行业内部的人看完后，只是傲娇地声称从理论上看该技术确实是可行的，有些人甚至说这项技术太过颠覆而不真实。

pCell技术你真的看懂了吗？

吊诡的是，翻看现有的中英文报道，却并未透彻地解析清楚该项技术。经翻看pCell技术的原版专利白皮书后，科学的fan在此抛块砖。

pCell采用的核心技术是Artemis Networks公司的专利：DIDO（Distributed-Input-Distributed-Output，分布式输入输出）技术。这项技术的目的在于，让每个在网设备都能获得理论速度的最大值。相比目前的网络现状，带宽提升近1000倍。

传统的无线网络中，主要分三部分：手机或电脑等终端、基站或路由等接入点以及网站及流媒体等远程服务器，当用户通过终端点击网站时，带有这一信息的数据包经基站发送到对应的远程服务器，服务器做出响应后，会将带有响应信息的数据包经过基站发回给终端。

在特定的频谱范围内，为解决同频干扰的问题，通常会采用“时分”的方法，就是把所有设备排成一个队，然后按照时间顺序来依次发送和接受数据包。说白了就是“排排坐分果果”。而对于特定的频谱，其能承载的传输带宽的极限值是固定的（香农定理），因此在网的设备越多，每个设备所能拥有的带宽就会越小。这也就很容易理解普遍出现的大型公众场合，同时使用一个热点的人数过多而造成网络延迟现象。

要解决拥堵，最直接的办法就是增加频谱范围。但频谱资源终归是非常有限的，特别是在低频区段的频谱。同时，在数据指数化增长面前，如果只是通过简单地线性增加频谱资源的投放，一定会难堪重负。

而pCell采用DIDO技术，在DIDO网络中的路由（官方称为pWave）和远程服务器之间添加一个额外的构成：DIDO 数据中心，每个终端设定一个特定的接收器。整个数据包的返回过程就发生了变化：远程服务器将数据发送至DIDO数据中心，DIDO数据中心根据不同终端对应的DIDO接收器，把返还数据编码成特定的信号发给路由pWave，pWave最后将这一信号发送至终端。整个过程中，最重要的一环就是DIDO服务器编码数据然后经pWave发送给终端。

当存在多个用户同时接受同一个DIDO服务器的信号时，与传统无线网络为了避免同频干扰而采用“时分”模式不同，DIDO服务器将数据编码成可以同时传输的特殊的信号，带有DIDO接受器的终端会接受这些同时传输的信号并将它们叠加，实现传输带宽的大跨步。

pCell技术的核心，是经过DIDO服务器编码转化成可由pWave同时传播的多个特殊信号，从而超越传统无线网络中的“时分”模式。

举个例子来讲，当往水里投一个石头时会形成向外扩散的同心圆水波，就像当前无线网络中的单个基站，水波的影响范围就是基站的辐射范围，传统的增加频谱资源的方式无非就是增加投入的石头质量，以形成能量更大和范围更广的水波纹；而如果改由同时往水里投多个石头，以形成多个同心圆水波，并对水波的扩散过程进行重新编码干预，越多的水波纹就意味着越高的水波能量，结果会如何？

pCell就是要所实现多个水波的叠加，DIDO接收器接受整合后还原出数据。也就是说，彻底改变以往传统的线性增加思维，不再单个投入石子，不过分在意投放石子的质量，而是同时大量扔放石子，制造大量的水波纹，并对其进行整合（DIDO data center），以带来更快的传输速度和更宽的传输宽带。这就是外界所解读的“欢迎干扰”。

美好的未来 or 美好的奢望？

pCell技术号称能带来1000倍的速度提升，进而改变整个无线网络布局和相应的产业链，Perlman也曾做了一些pCell的实例展示，包括用5兆赫频谱和pCellt天线为八台iPhone同时传输高清流媒体视频。

不得不说，这项技术是一项颠覆性的技术思维。但这场美好的憧憬，在科学的fan看来，至少还有四大变数。

1.石子哪里来？通过分布式天线的部署以及复杂的数学信号处理实现每个终端都可能充分利用其最大化的带宽资源，然而根据其原理，每个终端都需要一个对应的分布式天线，就现状来说，仅中国国内无线在网终端就数以十亿计，且不算物联网充分发展后带来的更多的在网终端，每个终端对应的分布式天线以及其部署将是一项浩大的工程。

2.中心化的悖论。

1）如何保障水波纹的能量整合？为如此多终端提供服务的DIDO服务器（DIDO Data Center），不得不说是一项不可忽略的开销。更重要的是，较之传统的单个水波纹外扩，实现多个水波碰撞后的水波纹的能量整合，难度呈指数级增长。这就面临一个悖论：pCell仰仗于制造“碰撞”，越多干扰意味着越快的传输速度的可能，而越多干扰和越快的传输速度之间并不是水到渠成的，而必须对其进行高强度的复杂数学运算整合。也就是说，pCell技术面临着一个“奔跑的循环”：要实现越快的传输，就需要尽量多的“干扰”和“碰撞”，而越多的“干扰”和“碰撞”整合就意味着整合的难度越大。而其中，信号处理对服务器的性能要求以及对电能的消耗可想而知。

2）谁来保障安全和协调？在pCell的模型中，DIDO服务器扮演着极其重要的角色，所有从远程服务器返回的数据必须经由DIDO服务器，因此成为最易被攻击的部分，整个无线网络的安全性未知。再加上官方对DIDO服务器对数据的编码以及DIDO接收器对信号的处理更多技术细节不曾披露更多，而在当今社会，相比内部不详的所谓高深技术或者黑科技，开放的技术更能被接受，也能够因为更多人的审视而更加完备和安全。

3.产业链的全新颠覆。对于每一个无线在网终端都需要一个特定的DIDO接收器，且不论未来生产的终端搭载接收器的诸多相关问题，就目前数量庞大的无线在网终端而言，为每个终端都配置一个DIDO接收器不仅成本不菲，且对诸多精密电子设备的集成度和美观都将带了严峻的考验。

4.犹抱琵琶半遮面。目前官方并未公布太多技术细节，官方白皮书也仅就其实现方式做了一些简单介绍，尽管官方展示了一些应用实践，但真实的大规模应用时的环境和状况更为复杂和多变，而pCell技术在面临这些应用场景时的表现还属未知。官方在技术细节方面持谨慎态度，因此pCell技术要成为像802.11或者LTE那样的标准还有很长的路要走，甚至永远走不到这一步。因此要让这一技术更好的得到应用并造福人类，Perlman和他的Artemis Networks公司需要释放更多的细节和信心给业界。

正是基于这些原因的考虑，pCell技术可能更适合人流量密集的公共场所，如机场、超市、球场等，而不是在广阔的城乡实行普遍推广。Perlman和他的Artemis Networks公司所带来的这项技术以及其潜在的应用价值确实令人憧憬，而技术的更多披露才是其有所作为的开始。

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本文来源：网易科技报道