5G網速要比光纖更快

　　ICCSZ訊 據外媒刊文稱，5G網絡的下載速度有望達到1Gbps，隨著技術日益成熟，最終有望達到10Gbps。以下為文章全文：

　　每隔10年左右，移動網絡就會更新?lián)Q代。

　　第一代移動網絡大約出現于1980年，當時的便攜式電話需要依賴模擬技術。

　　第二代移動網絡1991年出現，網絡開始實現數字化。

　　到2001年，第三代移動網絡利用更高效的分組交換取代了笨重的舊式電路切換技術。

　　大約2010年，第四代網絡大規(guī)模采用IP技術，可提供移動設備和寬帶上網。移動網絡每次迭代都會帶來新的頻帶、更快的速度以及更加強調數據流，而非簡單的語音傳輸。

　　最近，無線運營商開始暢想第五代網絡(5G)將會什么樣。他們都有一種緊迫感，因為谷歌和Facebook等行業(yè)外的科技巨頭正威脅打亂他們的業(yè)務。如果移動運營商可以在內部達成共識，他們希望在2020年左右提供第五代移動網絡。

　　聽起來，這是個雄心勃勃的目標。但是未來數年將經歷無數的討價還價，政策制定者與標準支撐者將會游說各國運營商和電信公司爭取對各自發(fā)展至關重要的好處。可是希望正變得更大，與此前的移動技術迭代不同，5G網絡將實現真正的全球標準，即允許游客在世界任何地方使用自己的手機，無需在當地購買和更換SIM卡。

　　我們期待中的5G什么樣?在現階段，有關5G網絡只有少數幾件事能夠確定。如果它能夠滿足社會增長需求，即無處不在，并可瞬時連接網絡，這種網絡的“潛伏期(即響應時間)”僅需要1毫秒。今天2種設備之間通過4G網絡通話的響應時間大約是50毫秒，而依然被廣泛使用的3G服務則需要500毫秒。

　　4G網絡現在不足夠快，特別是基于云計算的系統(tǒng)通過多線程方式向無人駕駛汽車發(fā)送緊急指令時。此外，4G網絡也不夠好，無法在電話會議期間為與會者提供無縫翻譯，更別說醫(yī)生在實行遠程救命手術時指揮其手中的手術刀了。許多實時的無線應用最多只能有1毫秒的延遲。

　　另外一個基本要求是開始時每秒的傳輸數據率為1Gbps，隨后每秒傳輸速率應加速數倍。如果移動用戶想要在他們的手機和平板電腦上觀賞超高清視頻(比如4K和8K)等，他們就需要這樣的速度。

　　今天，基于LTE技術的4G網絡每秒鐘可傳輸10到100Mbps數據，這主要取決于流量設置。大多數移動運營商依然在推銷自己的LTE服務，而少數運營商已經開始安裝最新的LTE-Advanced設備。這種技術數據傳輸的峰值高達每秒1Gbps。但在現實世界中，其傳輸數據率約為250Mbps。

　　那么，與最好的4G網絡相比，5G網絡將有多大改善呢?具體很難確定。但是有鑒于此前每次網絡迭代時都會以10倍速度提升，5G網絡的下載速度應該有望達到1Gbps，而隨著技術日益成熟，最終有望達到10Gbps。這種無線比特率甚至已經超越了當前光纖網絡的速度，后者目前正被用于支持家庭互聯(lián)網接入和觀看高清電視。

　　相比前一次技術迭代，載波聚合與MIMO天線兩大技術給了LTE-A以巨大優(yōu)勢。這兩種技術都非全新技術，但它們都有望在幫助5G網絡兌現承諾過程中發(fā)揮重要作用。其中，載波聚合可通過采集多個基站的信號提高下載速度，而非只采用附近最強大的一個信號。這些不同的通道往往來自不同頻譜和不同頻帶，但是經過有效組合后，它們可以形成單一“粗長管道”，允許以更高的速率傳輸數據。LTE-A有多達5個分量載波，每個都可以提供20兆赫寬帶，它們可以聚合成100兆赫寬的單一載波。

　　鑒于全球頻譜資源都處于短缺狀態(tài)，大多數移動電信公司竭盡所能搶購頻率。結果，很少有電信公司的頻譜是連續(xù)的。幸運的是，載波聚合不僅允許移動運營商提高數據傳輸率，也允許他們將各自不同的頻譜整合起來。當5G投入應用后，無線網絡世界將變得更加擁擠，載波聚合技術將變得更加重要。

　　MIMO天線也同樣重要。它支持通過2個以上的天線傳輸2個以上的數據流，接收天線則可以處理所有到來的信號，而并非選擇最強的一個。這就好比多車道的高速公路取代了單車道的鄉(xiāng)村公路。無論在傳送端還是接收端，今天的MIMO往往都配置3個或4個天線。但是如果每一端配置10個甚至100個天線會如何?這將促使下載速度顯著增加，遠比可用的頻譜更加高效。

　　然而，頻譜未來依然充滿不確定性。今天的無線設備多擁堵在700兆赫到2.6吉赫頻率部分。一旦5G網絡投入使用，今天4G和3G網絡占用的大量頻譜將突然閑置起來。移動運營商還需要為不選擇立刻升級到最新設備的數以百萬計的訂閱用戶提供傳統(tǒng)服務，這可能需要持續(xù)數年時間。

　　5G網絡最明顯的發(fā)展前景是從今天的UHF頻率轉移到SHF頻率，后者位于3吉赫到30吉赫之間，甚至轉移到30吉赫到300吉赫的EHF頻率。當前，這些頻率的使用非常少，只有衛(wèi)星電視、微波中繼鏈路、空中交通管制雷達、射電天文學以及業(yè)務無線電臺在使用。

　　在世界大多數地區(qū)，60吉赫左右的頻率往往被指定為公用。他們實行新的802.11ad標準，WiFi社區(qū)計劃利用未經授權的60吉赫頻率提供超超清視頻流。在典型配置中，802.11ad可以傳輸高達6Gbps的數據流。

　　當然，這些技術也同樣存在缺點。第一，這種極端頻率很容易被墻壁甚至移動的人所阻。通過與空氣中的氧分子產生共振，這些頻率也能被大氣吸收，盡管這種吸收效應在100多米范圍之外就變得不太明顯?？墒?，70吉赫以上的頻率卻會在大氣吸收中消失。芬蘭網絡基礎設施公司諾基亞據說已經在實驗室中實現短距離70吉赫、115Gbps的傳輸速度。

　　所有這一切都表明，5G需要比當前蜂窩基站塔更接近用戶的基站，這已經成為一種趨勢。到目前為止，與WiFi調制解調器差不多大的微基站(microcell)已經被用于建筑內部，用于克服不良的移動信號接收。為了滿足5G需求，需要數以百計的微蜂窩網絡接入點，以填補現有蜂窩基站的缺口。將小型天線盒將其固定在街燈柱和建筑物旁，當新的蜂窩基站塔近來建立起來時，很少有人注意到它們。

　　人們很容易認為，即使“物聯(lián)網”將數以十億計的數字設備添加到聊天電波中，5G的技術基礎將依然能夠提供潛在帶寬，未來移動網絡將不再需要迭代。的確，許多網絡架構師認為，5G可能終結更新?lián)Q代的困擾。其后所需要做的一切，就是進行進化改進。這是個非常棒的想法。但從過去的經驗來看，未來總能找到方法去挫敗最聰明的預言家。