什么是5G，我們能從中得到什么？

  ICCSZ訊 今年，全球首個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通，向用戶(hù)承諾了更快的數(shù)據(jù)傳輸速度和更低的延遲。此外，5G還為新的工業(yè)應(yīng)用開(kāi)辟了道路，成為實(shí)現(xiàn)“智能城市”的關(guān)鍵因素。5G給我們?nèi)缃袢找婕夹g(shù)化的世界提供了更好的網(wǎng)絡(luò)。

  什么是5G?細(xì)節(jié)決定一切

  與4G技術(shù)一樣，5G是一種不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，由第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)規(guī)劃和創(chuàng)建。國(guó)際電聯(lián)的IMT-2020準(zhǔn)備工作和3GPP第15版規(guī)范為早期的5G技術(shù)和推出奠定了基礎(chǔ)。

      該規(guī)范概述了構(gòu)建未來(lái)網(wǎng)絡(luò)所需的5G技術(shù)。高頻mmWave基站、低于6GHz的WiFi中小蜂窩，波束形成以及大規(guī)模多輸入輸出(MIMO)只是一些比較常見(jiàn)的技術(shù)。數(shù)據(jù)編碼和基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)切片也有一些重大變化，但是這些變化很少被人們所討論。與今天的4G LTE網(wǎng)絡(luò)相比，這些都是新的技術(shù)。

      5G標(biāo)準(zhǔn)分為兩個(gè)關(guān)鍵部分 - 非獨(dú)立(NSA)和新無(wú)線(xiàn)(NR)。今天的第一批5G網(wǎng)絡(luò)將基于NSA，并計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)最終過(guò)渡到SA，一旦該部分規(guī)范最終確定下來(lái)。

      5G網(wǎng)絡(luò)是基于多種技術(shù)構(gòu)建的

  5G技術(shù)解析

  最常被談?wù)摰?A href="http://odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=5G&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">5G技術(shù)是mmWave，但運(yùn)營(yíng)商也將利用低于6GHz WiFi區(qū)域的新頻譜、低于1GHz的低頻段以及現(xiàn)有的4G LTE頻段。目前存在大量未使用的高頻譜，稱(chēng)為毫米波。頻率越高，可用帶寬越多，但該技術(shù)比4G LTE中使用的低頻率覆蓋的范圍要短。

      總體思路是通過(guò)結(jié)合所有這些不同頻率的優(yōu)缺點(diǎn)，大大增加可用頻譜的數(shù)量。將更多頻譜與載波聚合相結(jié)合(通過(guò)多個(gè)頻譜發(fā)送數(shù)據(jù))，可以為消費(fèi)者提供更多帶寬和更快的速度。

  以下是您需要了解的5G關(guān)鍵技術(shù)術(shù)語(yǔ)：

       mmWave：17-100GHz之間，擁有極高的帶寬。大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商的目標(biāo)是在18-24GHz范圍內(nèi)使用。此種短程技術(shù)將用于人口密集的地區(qū)。

  Sub-6GHz：3-6GHz之間的類(lèi)似WiFi的頻率?？梢圆渴鹪谑覂?nèi)使用的小型蜂窩集線(xiàn)器或更強(qiáng)大的室外基站，就像現(xiàn)有的4G LTE一樣，覆蓋范圍中等。大多數(shù)5G頻譜都可以在這里找到。

  低頻段：低于800MHz的極低頻率。覆蓋范圍非常長(zhǎng)，提供全方位、地毯式的主干覆蓋。

  波束形成 - 用于mmWave和低于6GHz的基站，將波形導(dǎo)向消費(fèi)設(shè)備，例如從建筑物反射波?？朔哳l波形范圍和方向限制的關(guān)鍵技術(shù)。

  大規(guī)模MIMO：基站上的多個(gè)天線(xiàn)同時(shí)為多個(gè)終端用戶(hù)設(shè)備提供服務(wù)。旨在使高頻網(wǎng)絡(luò)更加高效，并可與波束形成相結(jié)合。

  盡管許多運(yùn)營(yíng)商喜歡吹噓mmWave技術(shù)的先進(jìn)，但5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一切技術(shù)的組合。

      可以從無(wú)線(xiàn)和TV重新中重新利用的低頻段構(gòu)成了低于2GHz的“coverage layer”。這提供了廣域和深度的室內(nèi)覆蓋，并形成了網(wǎng)絡(luò)的主干。 “Super Data Layer”由被稱(chēng)為mmWave的高頻頻譜組成，適用于需要極高數(shù)據(jù)速率或人口覆蓋率的區(qū)域。“coverage and capacity layer”位于2-6GHz之間，這在兩者之間提供了良好的平衡。

      簡(jiǎn)而言之，5G允許消費(fèi)者連接并利用這一范圍廣泛的頻譜優(yōu)勢(shì)，以實(shí)現(xiàn)更快、更可靠的覆蓋。

  5G非獨(dú)立vs獨(dú)立

  理解5G NSA和SA之間差異的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)后端。首個(gè)基于NSA標(biāo)準(zhǔn)的5G網(wǎng)絡(luò)使用現(xiàn)有的4G LTE基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)處理控制平面?？刂破矫嫣幚硇盘?hào)流量，管理用戶(hù)設(shè)備如何連接到基站，查看訂閱等，數(shù)據(jù)平面用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

      從某種意義上說(shuō)，5G NSA可以被認(rèn)為只是在現(xiàn)有4G LTE基礎(chǔ)設(shè)施上附加了一個(gè)額外的高速數(shù)據(jù)管道。采用5G獨(dú)立(SA)規(guī)范可將控制平面轉(zhuǎn)換為5G核心，并標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式發(fā)生了更大的變化。

  除了引入5G無(wú)線(xiàn)技術(shù)的控制平面外，SA還支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)切片和子載波編碼。

      網(wǎng)絡(luò)切片是一種虛擬網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以更靈活地將后端網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分分區(qū)、共享和鏈接。這將使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商能夠?yàn)槠淇蛻?hù)提供更靈活的流量、應(yīng)用和服務(wù)。這一理念被視為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛汽車(chē)和智能城市等理念的關(guān)鍵。

      子載波的變化有點(diǎn)難以解釋。其中包含的技術(shù)有可擴(kuò)展OFDM和子載波間隔、窗口OFDM、靈活的數(shù)字學(xué)和可擴(kuò)展的傳輸時(shí)間間隔。簡(jiǎn)而言之，當(dāng)需要高效率的高吞吐量時(shí)，承載數(shù)據(jù)的幀可以更大、更快?；蛘?，可以使這些幀更小，以便為實(shí)時(shí)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)更低的延遲。

      第一個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)將基于非獨(dú)立規(guī)范，2021年后將對(duì)完全獨(dú)立規(guī)范進(jìn)行更大的更改。網(wǎng)絡(luò)切片已經(jīng)可以通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)完成，但5G旨在提高靈活性和標(biāo)準(zhǔn)化支持的范圍。尚未最終確定的5G獨(dú)立(SA)規(guī)范(3GPP第16版)將披露更多關(guān)于后端技術(shù)的細(xì)節(jié)，這些技術(shù)將為下一代網(wǎng)絡(luò)提供動(dòng)力。

  5G對(duì)消費(fèi)者意味著什么?

  比“什么是5G”這個(gè)問(wèn)題更重要的是，5G將如何影響消費(fèi)者。總之，如果你需要速度，5G將幫助你打開(kāi)新的大門(mén)。

      IMT-2020 5G無(wú)線(xiàn)基站必須為消費(fèi)者提供至少20Gbps的下載速度和10Gbps的上傳速度。由于這是一個(gè)共享鏈接，因此實(shí)際速度會(huì)降低。該規(guī)范規(guī)定個(gè)人用戶(hù)的最低下載速度為100Mbps，上傳速度為50Mbps，這將成為所有5G網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的基線(xiàn)水平。

      5G基站的覆蓋范圍很大，從固定用戶(hù)到時(shí)速高達(dá)500公里的車(chē)輛都包含在內(nèi)。第五代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該為用戶(hù)提供僅4ms的最大延遲，同時(shí)還包括1ms延遲的超可靠低延遲通信(URLLC)。5G還希望能夠同時(shí)連接數(shù)千個(gè)低功耗物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備，并支持設(shè)備到設(shè)備(device-to-device, D2D)連接，以實(shí)現(xiàn)附近設(shè)備之間的低延遲連接。

      5G vs 4G - 關(guān)鍵區(qū)別

  與4G LTE相比，5G網(wǎng)絡(luò)將更快。最低用戶(hù)速率從10Mbps增加到100Mbps，增加了10倍。與LTE-Advanced相比，延遲也將從10ms減少到1ms。帶寬的大幅增加也意味著5G每平方公里可以處理多達(dá)100萬(wàn)臺(tái)設(shè)備，比LTE-A增加了10倍，所有這些都可以提高10倍的網(wǎng)絡(luò)能效。

  如前所述，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的范圍也大大增加。LTE在過(guò)去幾年里經(jīng)歷了許多改進(jìn)。從引入256QAM和LTE-A載波聚合，到支持通過(guò)LAA、LWA和Multefire與LTE-A Pro更廣泛地使用未經(jīng)許可的頻譜。這就是為什么今天的4G網(wǎng)絡(luò)比多年前最初推出時(shí)快得多。5G技術(shù)又向前邁進(jìn)了一步，要求使用256QAM并改進(jìn)載波聚合技術(shù)，以支持更靈活的未授權(quán)頻譜、低于6GHZ和 mmWave頻率的載波波段。下面這張 Arm 公司2016年的圖片簡(jiǎn)明扼要地解釋了這種核心差異。

  全球5G網(wǎng)絡(luò)

  無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商還是設(shè)備制造商，全世界都在為5G的推出做準(zhǔn)備。與4G LTE網(wǎng)絡(luò)的采用一樣，5G將是一個(gè)階段性的過(guò)程，一些國(guó)家將遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國(guó)家。

      2019年中期是值得關(guān)注的日子，因?yàn)?A href="http://odinmetals.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=5G&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">5G智能手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都將對(duì)第一批消費(fèi)者開(kāi)放。但是，在2020年和2021年之前，預(yù)計(jì)部署不會(huì)在全球范圍內(nèi)擴(kuò)大。即使到2023年，預(yù)計(jì)也只有50%的消費(fèi)者將擁有5G智能手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)連接。

      美國(guó)5G首次亮相

  美國(guó)運(yùn)營(yíng)商一直是毫米波技術(shù)的最大擁護(hù)者。 Verizon已經(jīng)是第一家通過(guò)固定無(wú)線(xiàn)接入服務(wù)向消費(fèi)者提供5G 服務(wù)的公司，Sprint和T-Mobile緊隨其后，計(jì)劃于2019年中期推出。事實(shí)上我們正在等待5G智能手機(jī)的到來(lái)，以便消費(fèi)者可以隨時(shí)隨地開(kāi)始使用這些網(wǎng)絡(luò)。

      然而，AT&T的“5G Evolution”在任何意義上都不是5G網(wǎng)絡(luò)，它只是當(dāng)今LTE-Advanced網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)化。

      歐洲的落后

  歐洲正落后于美國(guó)，歐洲大陸的第一批5G網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)最早要到2019年底才能開(kāi)通。盡管更廣泛的部署計(jì)劃要到2020年或更晚。

      英國(guó)可能會(huì)是第一個(gè)在主要城市推出5G的國(guó)家。 EE計(jì)劃今年在16個(gè)城市推出其服務(wù)。與此同時(shí)，O2、Vodafone和Three仍有望在2020年推出5G。在歐洲大陸，運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)提出了一些計(jì)劃，但主要參與者Orange、德國(guó)電信(Deutsche Telekom)和西班牙電信(Telefonica)只承諾到2020年推出。

      造成這種落后的部分原因在于歐洲電信部長(zhǎng)們直到2017年底才公布了他們的5G路線(xiàn)圖。

      跨頻譜頻段的技術(shù)協(xié)調(diào)計(jì)劃要到2019年才開(kāi)始，低頻700MHz指配計(jì)劃于2020年進(jìn)行，預(yù)計(jì)在2022年晚些時(shí)候才能投入使用。

      雄心勃勃的亞洲

  在整個(gè)5G開(kāi)發(fā)周期中，日本和韓國(guó)一直在主導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)試，部署與美國(guó)并駕齊驅(qū)。

      在韓國(guó)，主要運(yùn)營(yíng)商預(yù)計(jì)上半年(即使不是2019年第一季度)將進(jìn)行商用5G部署。預(yù)計(jì)到2022年，全國(guó)范圍的部署將完成。在日本，2020年奧運(yùn)會(huì)是5G毫米波在密集城市地區(qū)試驗(yàn)的下一個(gè)目標(biāo)，諾基亞和NTT DoCoMo之間的協(xié)議將于今年晚些時(shí)候開(kāi)始商業(yè)服務(wù)。

      中國(guó)正在迅速成為5G的主要玩家，有望超越其他亞洲競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手并在部署時(shí)間上與美國(guó)展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)是華為和中興等主要電信基礎(chǔ)設(shè)施公司的所在地，這些公司為全球運(yùn)營(yíng)商提供設(shè)備。中國(guó)還向大陸基礎(chǔ)設(shè)施投資了1800億美元，是日本投資的四倍。中國(guó)移動(dòng)正在試用其服務(wù)，并計(jì)劃在2020年全面推出。

      那么5G智能手機(jī)呢?

  目前市場(chǎng)上還沒(méi)有為5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的智能手機(jī)。除非你算上摩托羅拉Moto Z3的5G Moto Mod。盡管如此，許多智能手機(jī)制造商正在談?wù)?019年推出5G智能手機(jī)。其中大部分可能會(huì)在今年的年中出現(xiàn)。

      目前還沒(méi)有任何智能手機(jī)處理器芯片內(nèi)置集成的5G調(diào)制解調(diào)器。相反，手機(jī)制造商必須將現(xiàn)有處理器與外部5G調(diào)制解調(diào)器以及所需的無(wú)線(xiàn)天線(xiàn)模塊配對(duì)。所以我們不應(yīng)指望第一款5G手機(jī)會(huì)比4G LTE更強(qiáng)大。事實(shí)上，他們可能需要更大的電池來(lái)應(yīng)對(duì)額外的5G功耗。

      第一款三星5G智能手機(jī)很可能是Galaxy S10的升級(jí)。預(yù)計(jì)發(fā)布日期為2019年春季。同樣，華為預(yù)計(jì)將在2019年第一季度推出第一款5G手機(jī)。OnePlus也將在2019年推出5G手機(jī)。當(dāng)然許多其他主要制造商，包括LG，HTC和Oppo，都已確認(rèn)將與高通的X50調(diào)制解調(diào)器合作推出5G手機(jī)。

      5G頻段

  與4G一樣，網(wǎng)絡(luò)和智能手機(jī)將支持不同的頻段的數(shù)據(jù)傳輸。除了現(xiàn)有的LTE頻段之外，5G New Radio還為即將到來(lái)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化了一些新頻段。5G分為兩個(gè)范圍，第一個(gè)是400MHz-6GHz之間的頻率。另一個(gè)是24-53GHz之間的mmWave頻帶。