5G只是和4G一樣網(wǎng)速的提升？沒你想的那么簡單

　　近日，華為主推的PolarCode（極化碼）方案被國際無線標準化機構(gòu)3GPP，確定為5G eMBB（增強移動寬帶）場景的控制信道編碼方案在業(yè)界引發(fā)熱議，同時也讓用戶真切地感受到：5G時代要到來了。

　　在美國，運營商ATT和Verizon都開始了5G網(wǎng)絡實驗，預計該網(wǎng)絡將于2020年正式上馬。對于5G，恐怕大家最熟悉的還是網(wǎng)速的提升，不過該技術(shù)可沒有那么簡單，下面我們就列舉了關(guān)于5G技術(shù)你不得不知的5個問題。

　　1. 5G帶來的可不只是網(wǎng)速的飛升

　　在網(wǎng)速方面，5G將比現(xiàn)有的4G快上10-100倍，這就意味著未來我們能享有4Gbps的超高網(wǎng)速（這也是5G得名“沒有光纖的光纖網(wǎng)絡”的原因）。

　　ATT網(wǎng)絡架構(gòu)部門副總裁漢克解釋道，網(wǎng)速的突飛猛進主要得益于運營商開放更多的無線信道和毫米波技術(shù)（信號傳輸距離縮短，網(wǎng)速加快）的運用。此外，小型基站的運用提高了網(wǎng)絡的覆蓋率，數(shù)據(jù)的傳輸和交換距離也變得的更短。

　　漢克認為5G帶來的不只是速度的提升。實際上，對于用戶來說更重要的是5G在網(wǎng)絡容量上的提升，它可以承載更多的設(shè)備。隨著物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深入，未來聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會變得越來越多，從辦公室的安防系統(tǒng)到車上的廣播都會成為5G網(wǎng)絡中的一員。預計到2020年，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量會有爆炸性的增長，你的衣服、運動配件、大橋，甚至身體都會成為網(wǎng)絡中的一環(huán)。

　　作為分析公司Recon AnalyTIcs的創(chuàng)始人和5G網(wǎng)絡專家，恩特納表示：“隨著物聯(lián)網(wǎng)革命的不斷推進，5G網(wǎng)絡未來將成為數(shù)十億設(shè)備的堅強后盾。”

　　2. 網(wǎng)絡架構(gòu)煥然一新

　　Gartner專家沙瑪表示，除了速度快和低延時，5G網(wǎng)絡還有很強的向下兼容能力，因此在對其架構(gòu)的改造上，研究人員可以有更大的自主權(quán)。

　　“5G無線網(wǎng)絡將加入類似Cloud RAN（云端無線接入）的全新架構(gòu)，本地化的微數(shù)據(jù)中心將會崛起，它們可以支持如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、高清視頻緩存和轉(zhuǎn)碼等基于服務器的網(wǎng)絡功能。此外，對全新拓撲協(xié)議的支持讓5G可以更好的管理較為分散的異構(gòu)網(wǎng)絡。”沙瑪說道。

　　“5G網(wǎng)絡在基站建設(shè)上將會有突飛猛進的發(fā)展，”恩特納說道。“眼下我們還不知道未來會采用何種無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，許多人在這個問題上產(chǎn)生了分歧。”

　　3. 前期實驗正在進行中

　　除了此前提到的ATT和Verizon，許多公司也已經(jīng)開始了5G網(wǎng)絡的測試，其中包括阿爾卡特朗訊、愛立信、富士、諾基亞和三星。

　　除了這些老牌電信設(shè)備商，還有許多科技公司也盯上了5G技術(shù)帶來的商機。谷歌（微博）最近就收購了5G網(wǎng)絡技術(shù)公司Alpental，以推動毫米波技術(shù)的進步。微軟也開始利用電視的空白頻譜進行測試。此外，F(xiàn)acebook發(fā)起了一項開放式計算計劃，未來它將成為Internet.org的一部分，并為貧困的發(fā)展中國家提供網(wǎng)絡支持。

　　4. Wi-Fi技術(shù)暫時還沒有大的突破

　　雖然未來幾年5G技術(shù)將得到長足的進步，但我們熟悉的Wi-Fi卻沒有這份待遇。漢克認為業(yè)界在這方面犯了個大錯，畢竟兩種技術(shù)未來還會繼續(xù)共存，Wi-Fi技術(shù)的進步也不能被忽略。不過，恩特納表示，業(yè)界也考慮到了Wi-Fi，但5G的主要任務是承載未來幾年內(nèi)逐步上升的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，而不是在家里與Wi-Fi協(xié)同工作。

　　“5G非常重要，因為現(xiàn)有的網(wǎng)絡設(shè)計已經(jīng)無法承載未來龐大的設(shè)備量了。”恩特納說道。“現(xiàn)在的情況大大超出了10年前的預期，我們需要找到有效的解決方式。”

　　5. 美國不會成為首個部署5G網(wǎng)絡的國家

　　除了美國運營商，日本的NTT Docomo也已經(jīng)開始了5G網(wǎng)絡的測試，此外，韓國則很有可能在2018年平昌冬奧會開幕前正式上馬5G網(wǎng)絡。因此，在5G網(wǎng)絡的建設(shè)上，美國并沒有走在最前端，真正能最先體驗這一技術(shù)的是亞洲國家。

　　4G與5G網(wǎng)絡的區(qū)別和相似之處

　　4G標準解析

　　4G和LTE技術(shù)同義，它們都是現(xiàn)有3G無線標準的演化。實際上，LTE是3G的一種先進形式，它標志著數(shù)據(jù)/語音混合網(wǎng)絡向僅數(shù)據(jù)IP網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)移。

　　LTE之所以能夠?qū)崿F(xiàn)更高的數(shù)據(jù)吞吐量，主要依賴于兩大關(guān)鍵技術(shù)：MIMO和OFDM。后者的全稱是正交頻分復用，這種頻譜效率方案可實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，并允許多位用戶共享一個通用頻段。

　　多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)在傳輸和接收器上使用了多根天線，從而進一步提升了數(shù)據(jù)吞吐量和頻譜效率。它使用了復雜的數(shù)字信號處理技術(shù)，可在相同頻段內(nèi)設(shè)立多股數(shù)據(jù)流。早期的LTE網(wǎng)絡在上行和下行鏈路都可支持2x2 MIMO。

　　LTE標準使用了頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）兩種雙工工作形式。但是，世界各國政府都基于出售LTE頻譜來獲利，而完全沒有任何規(guī)劃和考慮，這也導致了LTE如今擁有44個混亂的頻段。

　　最后需要指出的是，LTE網(wǎng)絡存在不同的類型。從消費者的角度講，這些類型主要根據(jù)理論速度區(qū)分。

　　LTE-Advanced：4G和5G之間的橋梁

　　LTE-Advanced（簡稱LTE-A）是原始LTE技術(shù)朝著更高帶寬的演變，承諾帶來三倍于基本LTE網(wǎng)絡的速度。

　　LTE-A主要由5個部分所組成，分別是載波聚合、提升的的MIMO、協(xié)調(diào)式多點（CoMP）、中繼站、異構(gòu)網(wǎng)絡或HetNet。

　　載波聚合或新道具和是一種傳輸方案，可允許來自不同頻譜的最多20個信號結(jié)合成單獨一股數(shù)據(jù)流。接下來，LTE-A會把MIMO的天線配置提升至8x8，以增加使用波束轉(zhuǎn)向技術(shù)的無線電流的數(shù)量。

　　隨后，協(xié)調(diào)式多點技術(shù)可讓移動設(shè)備從多個單元（Cell，指代信號覆蓋的地理區(qū)域）發(fā)送和接收無線電信號，以減少來自其他單元的串擾，并確保單元邊緣也能擁有最優(yōu)性能。韓國運營商SK Telecom在2012年夏天率先推出了世界首個LTE-A網(wǎng)絡，他們當時就使用了CoMP的一種早期形式。

　　LTE-A設(shè)置中的中繼是一種在單元邊緣使用多跳通信的基站。它會接收較弱的信號，然后增強其質(zhì)量并重發(fā)。

　　HetNet是最后也是最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，這是一套由大小單元所層疊的多層系統(tǒng)，可產(chǎn)生廉價帶寬。作為蜂窩架構(gòu)的逐步演變，HetNet的復雜程度要高得多。在這套網(wǎng)絡下，小單元會在蜂窩系統(tǒng)當中添加數(shù)百甚至數(shù)千個接入點。

　　值得注意的是，雖然LTE-A標準架起了4G和5G之間的橋梁，從很多方面來說，HetNet的概念可以說是LTE-A和5G網(wǎng)絡之間的粘合劑。這也就是為什么那么多的無線產(chǎn)業(yè)觀察者會把5G網(wǎng)絡稱作是LTE-A的增強形式。

　　進入5G

　　下一代移動通信網(wǎng)絡（NGMN）聯(lián)盟對5G的定義如下：

　　“5G是一個端對端的生態(tài)系統(tǒng)，可帶來一個全面移動和聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。通過由可持續(xù)商業(yè)模式開啟的、具備連貫體驗的現(xiàn)有和新型的用例，它增強了面向消費者合作者的價值創(chuàng)造。”

　　基本上講，LTE-A是6GHz以下5G無線電接入網(wǎng)絡（RAN）的基礎(chǔ)，而從6GHz到100GHz的頻率則會同時進行新技術(shù)的探索。就拿MIMO來說，5G將該技術(shù)升級成了Massive MIMO，當中的天線配置從16x16猛增至256x256，這將會帶來無線網(wǎng)絡速度和覆蓋的飛躍。

　　5G試點網(wǎng)絡的早期藍圖主要由波束成形技術(shù)和小單元基站組成。目前，愛立信、諾基亞和三星等公司已經(jīng)推出了使用這兩種技術(shù)的試點項目，所獲得的結(jié)果也令人振奮。

　　5G技術(shù)的目標可以被歸結(jié)為以下幾個數(shù)字：

　　1000x的容量提升

　　1000億+的連接支持

　　10GB/s的最高速度

　　1ms以下的延遲

　　如何區(qū)分4G和5G

　　1.首先也是最為重要的，基于LTE的4G網(wǎng)絡正在經(jīng)歷一次快速部署，而5G網(wǎng)絡目前還只停留在研究報告和實現(xiàn)項目階段，后者的大規(guī)模部署預計要等到2020年。

　　2.4G和之前的移動網(wǎng)絡主要側(cè)重于原始帶寬的提供，而5G旨在提供無所不在的連接，為快速彈性的網(wǎng)絡連接奠定基礎(chǔ)，無論用戶身處的是摩天大樓還是地鐵站。

　　3.5G網(wǎng)絡并不會獨立存在，它將會是多種技術(shù)的結(jié)合，包括2G、3G、LTE、LTE-A、Wi-Fi、M2M等等。換句話說，5G的設(shè)計初衷是去支持多種不同的應用，比如物聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)可穿戴設(shè)備、增強現(xiàn)實和沉浸式游戲。

　　不同于4G，5G網(wǎng)絡有能力處理大量的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和流量類型。比如說，當處理高清視頻在線播放任務時，5G可提供超高的速度鏈接。而面對傳感器網(wǎng)絡時，它就只會提供低數(shù)據(jù)傳輸速率了。

　　4.5G網(wǎng)絡將會率先使用云RAN和虛擬RAN這樣的新架構(gòu)，以促進一個更加中心化網(wǎng)絡的建立，并通過身處網(wǎng)絡邊緣的本地化數(shù)據(jù)中心來最大化地利用服務器農(nóng)場。

　　5.最后，5G還會率先利用感知無線電技術(shù)，讓網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施自動決定提供頻段的類型，分辨移動和固定設(shè)備，在特定時間內(nèi)適配當前狀況。換句話說，5G網(wǎng)絡可同時服務于工業(yè)網(wǎng)絡和Facebook應用。