代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G 顛覆性比你想象的要多

　　5G的到來(lái)，或許將比所有人的預(yù)想，都來(lái)得更早一些。

　　5G到底是什么?

　　在很多人看來(lái)，就像1G、2G、3G、4G一樣，5G這個(gè)"下一代移動(dòng)通信技術(shù)"，無(wú)非是讓大家的手機(jī)速度快一些。

　　但事實(shí)遠(yuǎn)非如此。

　　自1980年代以來(lái)，從模擬語(yǔ)音，到數(shù)字語(yǔ)音，從移動(dòng)寬帶到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，移動(dòng)通信一直以大約每10年一輪的速度，不斷改變整個(gè)世界。

　　代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G，顛覆性比你想象的要多

　　而預(yù)計(jì)將自2020年開(kāi)始商用的5G，它的顛覆將比過(guò)去任何一代的通信系統(tǒng)，都還要大得多。

　　這是因?yàn)椋?G是一個(gè)統(tǒng)一連接架構(gòu)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)的，面向未來(lái)創(chuàng)新的連接平臺(tái)，它將通過(guò)全新技術(shù)，融合了不同的頻譜類(lèi)型和頻段、多樣化服務(wù)及部署。

　　簡(jiǎn)單來(lái)理解，就是連接一切。

　　如果說(shuō)，在過(guò)去30年里，移動(dòng)通信對(duì)世界的改變，是通過(guò)電話(huà)和手機(jī)，連接人與人，那在未來(lái)的30年，移動(dòng)通信就將連接萬(wàn)物。

　　而這，也同樣正是5G的發(fā)展方向。

　　在不同的場(chǎng)景下，網(wǎng)絡(luò)的連接有不同的性能需求。

　　因此，除了手機(jī)之外，業(yè)界為5G劃分出了三個(gè)主要的服務(wù)領(lǐng)域：增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng)。

　　(1)增強(qiáng)移動(dòng)寬帶，比如下面這些：

　　代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G，顛覆性比你想象的要多

　　過(guò)去，這些業(yè)務(wù)大多只能通過(guò)固定寬帶網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)，未來(lái)5G將讓它們移動(dòng)起來(lái)。它們的特點(diǎn)是，需要盡可能大的帶寬，實(shí)現(xiàn)極致的流量吞吐，并盡可能降低時(shí)延。

　　目前，即使是最先進(jìn)的LTE調(diào)制解調(diào)器，最快速率也只能達(dá)到千兆比特/秒，但往往一個(gè)小區(qū)的用戶(hù)，就已經(jīng)有千兆級(jí)的帶寬消耗，而且，更多大流量的業(yè)務(wù)，未來(lái)還將不斷發(fā)展，所以，提升帶寬容量，是未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

　　以超高清視頻為例，即使經(jīng)過(guò)壓縮之后，每一路8K視頻的帶寬速率，都將超過(guò)100M/秒，如果一個(gè)小區(qū)有5到10個(gè)，甚至是100個(gè)用戶(hù)，現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)只能崩潰堵塞。

　　(2)關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)，比如下面這些：

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　　這些業(yè)務(wù)對(duì)差錯(cuò)的容忍度非常小，需要通信網(wǎng)絡(luò)非常穩(wěn)定;同時(shí)，它們對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延也有更高的要求。

　　根據(jù)第三方網(wǎng)絡(luò)測(cè)試機(jī)構(gòu)OpenSignal的數(shù)據(jù)，目前，不同網(wǎng)絡(luò)的端到端時(shí)延，基本上都在100毫秒的量級(jí)。

　　代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G，顛覆性比你想象的要多

　　過(guò)去，這個(gè)時(shí)延并不太影響我們的體驗(yàn)。因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)更多是服務(wù)于人，而人對(duì)時(shí)延的反應(yīng)并不強(qiáng)。但未來(lái)，當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)連接萬(wàn)物，就需要更低的時(shí)延。

　　一個(gè)典型的例子是自動(dòng)駕駛汽車(chē)，過(guò)去的自動(dòng)駕駛，更多是通過(guò)汽車(chē)自身的傳感器，感知周?chē)畔⒉⒆龀雠袛?，但這些傳感器卻都有自身的極限和限制。不久前，美國(guó)一輛特斯拉汽車(chē)與拖車(chē)相撞的事故，正是這樣的一個(gè)慘痛案例。

　　目前，高通等廠商在推動(dòng)的未來(lái)無(wú)人駕駛技術(shù)，既有汽車(chē)自身的信息采集，也有汽車(chē)與汽車(chē)，乃至汽車(chē)與云端網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)通信交流，從而對(duì)汽車(chē)的無(wú)人駕駛進(jìn)行計(jì)算、判斷和實(shí)時(shí)調(diào)整，從而更加安全。

　　但在交通事故中，1秒鐘就可能決定生死。以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法確保信息的及時(shí)傳輸。只有當(dāng)時(shí)延進(jìn)一步降低，甚至降到1毫秒以下，這種無(wú)人駕駛技術(shù)才能真正成熟，而5G網(wǎng)絡(luò)則有望帶來(lái)這樣的低時(shí)延。

　　(3)海量物聯(lián)網(wǎng)，比如下面這些：

　　代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G，顛覆性比你想象的要多

　　與以手機(jī)為節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)不同，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求有巨大差異。

　　過(guò)去，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)同時(shí)連網(wǎng)的終端數(shù)量，都有較大的限制。而在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，同時(shí)會(huì)有更多的傳感器和智能設(shè)備連網(wǎng)，但這些設(shè)備的功能大多非常單一，連網(wǎng)的頻率和流量需求，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)上網(wǎng)。

　　一個(gè)典型的例子是，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市領(lǐng)域中，有大量的公共設(shè)施計(jì)量需求，比如水表、電表和公共環(huán)境信息監(jiān)測(cè)等，都通過(guò)各種傳感器采集環(huán)境信息數(shù)據(jù)。

　　因?yàn)闇y(cè)量的特殊性，這些傳感器往往成本很低，可能一周甚至一個(gè)月才連1次網(wǎng)，部署以后多年都不需要替換，甚至需要部署在地下或相對(duì)封閉的室內(nèi)環(huán)境中，無(wú)線信號(hào)很容易衰落，這要求物聯(lián)網(wǎng)的連接非常節(jié)能，而且有非常深度的覆蓋。

　　所以，在海量物聯(lián)網(wǎng)方面，5G也支持更多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，以更低的功耗接入網(wǎng)絡(luò)，甚至可以實(shí)現(xiàn)100萬(wàn)個(gè)終端同時(shí)連網(wǎng)，而聯(lián)網(wǎng)終端的電池續(xù)航，也可以長(zhǎng)達(dá)5至10年。

　　綜上所述，在性能方面，5G將實(shí)現(xiàn)更大的帶寬，更低的時(shí)延，以及更多的網(wǎng)絡(luò)連接。

　　要同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些突破，5G將成為一個(gè)超級(jí)復(fù)雜的通信系統(tǒng)，對(duì)連接技術(shù)有著極高的要求。

　　在此之前，LTE已經(jīng)在兼容Wi-Fi、2/3G技術(shù)同時(shí)，同時(shí)支持了超過(guò)50個(gè)頻段、約200個(gè)載波聚合組合，乃至超過(guò)2000種調(diào)制解調(diào)器特性等。

　　而未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)，將需要支持更多樣的場(chǎng)景，更廣泛的應(yīng)用，更多的頻段和更先進(jìn)的技術(shù)。比如，5G將同時(shí)使用更多的頻段，以全面滿(mǎn)足增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng)的需求。

　　其中，1GHz以下的頻率，擁有更遠(yuǎn)覆蓋距離，面向海量物聯(lián)網(wǎng);1GHz至6GHz的頻率，支持更大的帶寬，面向增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶和關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù);6GHz以上的頻率如毫米波，可以實(shí)現(xiàn)極致帶寬，面向更短程的極致移動(dòng)寬帶。

　　這帶來(lái)的頻率資源提升有多少?看下面這張圖這知道了：

　　代表下一代移動(dòng)通信技術(shù)的5G，顛覆性比你想象的要多

　　這么多不同的技術(shù)、不同的部署方式，不同的技術(shù)模式，最終都要在同一張網(wǎng)絡(luò)中、在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)架構(gòu)中全部實(shí)現(xiàn)。

　　這就是5G。

　　值得注意的是，5G與現(xiàn)有通信技術(shù)并非簡(jiǎn)單的替代關(guān)系。

　　嚴(yán)格意義上來(lái)講，它是LTE演進(jìn)技術(shù)與5G新空口(NR)標(biāo)準(zhǔn)的融合體。

　　從技術(shù)演進(jìn)上，業(yè)界公認(rèn)的是LTE會(huì)跟5G齊頭并進(jìn)，即它會(huì)按照自有的模式繼續(xù)向前發(fā)展。在這點(diǎn)上，Qualcomm高級(jí)研發(fā)總監(jiān)及中國(guó)研發(fā)中心負(fù)責(zé)人侯紀(jì)磊博士就曾表示，在5G初期組網(wǎng)及將來(lái)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)向5G平滑過(guò)渡的階段，即5G初期產(chǎn)品形態(tài)上，5G和4G應(yīng)該是一種雙連接的模式。

　　該模式的好處在于，在5G初期由于很多4G系統(tǒng)的覆蓋已經(jīng)很完備，因此4G可以做為基礎(chǔ)層，而5G則作為系統(tǒng)的增強(qiáng)層，可以保證用戶(hù)的體驗(yàn)有更好的提升。但當(dāng)將來(lái)5G覆蓋做得足夠好的時(shí)候，5G就會(huì)作為獨(dú)立組網(wǎng)得到更好的發(fā)展。

　　事實(shí)上，中興通訊此前提出的Pre5G概念，正是將大規(guī)模MIMO等5G階段的關(guān)鍵性技術(shù)，在LTE中提前商用，這樣，運(yùn)營(yíng)商就能提前實(shí)現(xiàn)更好的用戶(hù)體驗(yàn)，并在2018年5G新空口敲定后，更快地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)。

　　另有一個(gè)例子就是高通今年年初發(fā)布的基帶產(chǎn)品X16LTE調(diào)制解調(diào)器，不但支持最多四個(gè)下行載波聚合、兩個(gè)上行載波聚合，以及從2G到4G的3GPP協(xié)議下所有授權(quán)頻譜，更已達(dá)到1Gbps的驚人下載速度，成為全世界首款千兆級(jí)別LTE芯片組。

　　業(yè)界普遍認(rèn)為，驍龍X16"像光纖一樣"的速度，不僅模糊了有線和無(wú)線寬帶的界限，更代表了邁向5G的重要一步。

　　當(dāng)前，5G無(wú)論空口，關(guān)鍵技術(shù)，還是商業(yè)進(jìn)程，都已經(jīng)不斷提速。

　　比如毫米波技術(shù)。

　　毫米波不但能帶來(lái)足以支持?jǐn)?shù)千兆比特每秒(Gbps)數(shù)據(jù)傳輸速率的帶寬，還可提供利用極密的空間復(fù)用度以增加容量的機(jī)會(huì)，但因?yàn)閭鬏敁p耗較高，只要受到建筑、人、植物，甚至是雨滴阻擋，就可能影響數(shù)據(jù)傳輸，所以應(yīng)用一直受到限制。

　　而現(xiàn)在，高通不但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)支持32天線陣的60GHz毫米波芯片組商用，而且已經(jīng)率先在今年的MWC上展示了28GHz毫米波技術(shù)的移動(dòng)化演示。這意味著，即使設(shè)備移動(dòng)，在某一個(gè)方向被租擋，甚至射頻信道條件發(fā)生變化，毫米波通信依然能夠確保暢通。

　　而5G空口也有進(jìn)展。

　　比如，就在今年7月的上海通信展上，高通和中移動(dòng)在業(yè)內(nèi)首次共同公開(kāi)演示了在6GHz以下頻段運(yùn)行的5GNR原型機(jī)，不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)千兆比特的速度，而且重新定義了幀架構(gòu)，將上下行信號(hào)放在了同一個(gè)幀中，實(shí)現(xiàn)非常低的毫秒級(jí)延時(shí)。

　　而在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)與商用部署上，運(yùn)營(yíng)商的路線圖也已經(jīng)逐漸明晰。

　　以中國(guó)運(yùn)營(yíng)商為例，中國(guó)移動(dòng)的大規(guī)模天線3D-MIMO計(jì)劃也已經(jīng)展開(kāi)小規(guī)模試驗(yàn)，有望于今年年底具備商用能力。在2016年底到2017年底，中國(guó)移動(dòng)將與廠商共同展開(kāi)各種5G系統(tǒng)概念驗(yàn)證，主要目的是對(duì)5G產(chǎn)品架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)產(chǎn)業(yè)瓶頸進(jìn)行突破。

　　而中國(guó)聯(lián)通則已明確面向5G的4G演進(jìn)方向的關(guān)鍵技術(shù)，并制定5G發(fā)展行程表。在今年年底，中國(guó)聯(lián)通計(jì)劃完成5G端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)布局，并建設(shè)5GOpenLab來(lái)滿(mǎn)足5G業(yè)務(wù)演示和單點(diǎn)技術(shù)性能驗(yàn)證。到明年，要基于5GOpenLab完成5G實(shí)驗(yàn)室環(huán)境建設(shè)，完成5G無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)、傳輸及安全各關(guān)鍵技術(shù)研究。

　　2018年，中國(guó)聯(lián)通計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)室完成5G關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，并完成聯(lián)通5G建設(shè)方案。2019年，計(jì)劃能夠完成5G外場(chǎng)組網(wǎng)驗(yàn)證。2020年，完成聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)商用目標(biāo)。

　　中國(guó)電信也根據(jù)自身的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，制定了高低頻段協(xié)同的5G發(fā)展策略，以中低頻為基礎(chǔ)，高頻為補(bǔ)充，同步開(kāi)展研究驗(yàn)證，合力促進(jìn)5G落地應(yīng)用，并依據(jù)低頻和高頻兩個(gè)頻段，分別提出從2016-2018，2018-2020，能讓2020-2025的三個(gè)階段發(fā)展計(jì)劃。

　　多家市場(chǎng)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，根據(jù)工信部部署，以及目前三大運(yùn)營(yíng)商積極布局5G的狀況看，三大運(yùn)營(yíng)商有可能在2018年就展開(kāi)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。