5G只是和4G一樣網(wǎng)速的提升？沒(méi)你想的那么簡(jiǎn)單

　　近日，華為主推的PolarCode（極化碼）方案被國(guó)際無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)3GPP，確定為5G eMBB（增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）場(chǎng)景的控制信道編碼方案在業(yè)界引發(fā)熱議，同時(shí)也讓用戶(hù)真切地感受到：5G時(shí)代要到來(lái)了。

　　在美國(guó)，運(yùn)營(yíng)商ATT和Verizon都開(kāi)始了5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，預(yù)計(jì)該網(wǎng)絡(luò)將于2020年正式上馬。對(duì)于5G，恐怕大家最熟悉的還是網(wǎng)速的提升，不過(guò)該技術(shù)可沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，下面我們就列舉了關(guān)于5G技術(shù)你不得不知的5個(gè)問(wèn)題。

　　1. 5G帶來(lái)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(lái)我們能享有4Gbps的超高網(wǎng)速（這也是5G得名“沒(méi)有光纖的光纖網(wǎng)絡(luò)”的原因）。

　　ATT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)部門(mén)副總裁漢克解釋道，網(wǎng)速的突飛猛進(jìn)主要得益于運(yùn)營(yíng)商開(kāi)放更多的無(wú)線信道和毫米波技術(shù)（信號(hào)傳輸距離縮短，網(wǎng)速加快）的運(yùn)用。此外，小型基站的運(yùn)用提高了網(wǎng)絡(luò)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(rèn)為5G帶來(lái)的不只是速度的提升。實(shí)際上，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)更重要的是5G在網(wǎng)絡(luò)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(lái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會(huì)變得越來(lái)越多，從辦公室的安防系統(tǒng)到車(chē)上的廣播都會(huì)成為5G網(wǎng)絡(luò)中的一員。預(yù)計(jì)到2020年，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量會(huì)有爆炸性的增長(zhǎng)，你的衣服、運(yùn)動(dòng)配件、大橋，甚至身體都會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)中的一環(huán)。

　　作為分析公司Recon AnalyTIcs的創(chuàng)始人和5G網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家，恩特納表示：“隨著物聯(lián)網(wǎng)革命的不斷推進(jìn)，5G網(wǎng)絡(luò)未來(lái)將成為數(shù)十億設(shè)備的堅(jiān)強(qiáng)后盾。”

　　2. 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)煥然一新

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

　　“5G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將加入類(lèi)似Cloud RAN（云端無(wú)線接入）的全新架構(gòu)，本地化的微數(shù)據(jù)中心將會(huì)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(wù)器的網(wǎng)絡(luò)功能。此外，對(duì)全新拓?fù)鋮f(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(luò)。”沙瑪說(shuō)道。

　　“5G網(wǎng)絡(luò)在基站建設(shè)上將會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，”恩特納說(shuō)道。“眼下我們還不知道未來(lái)會(huì)采用何種無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，許多人在這個(gè)問(wèn)題上產(chǎn)生了分歧。”

　　3. 前期實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中

　　除了此前提到的ATT和Verizon，許多公司也已經(jīng)開(kāi)始了5G網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，其中包括阿爾卡特朗訊、愛(ài)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(lái)的商機(jī)。谷歌（微博）最近就收購(gòu)了5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司Alpental，以推動(dòng)毫米波技術(shù)的進(jìn)步。微軟也開(kāi)始利用電視的空白頻譜進(jìn)行測(cè)試。此外，F(xiàn)acebook發(fā)起了一項(xiàng)開(kāi)放式計(jì)算計(jì)劃，未來(lái)它將成為Internet.org的一部分，并為貧困的發(fā)展中國(guó)家提供網(wǎng)絡(luò)支持。

　　4. Wi-Fi技術(shù)暫時(shí)還沒(méi)有大的突破

　　雖然未來(lái)幾年5G技術(shù)將得到長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們熟悉的Wi-Fi卻沒(méi)有這份待遇。漢克認(rèn)為業(yè)界在這方面犯了個(gè)大錯(cuò)，畢竟兩種技術(shù)未來(lái)還會(huì)繼續(xù)共存，Wi-Fi技術(shù)的進(jìn)步也不能被忽略。不過(guò)，恩特納表示，業(yè)界也考慮到了Wi-Fi，但5G的主要任務(wù)是承載未來(lái)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?yàn)楝F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)已經(jīng)無(wú)法承載未來(lái)龐大的設(shè)備量了。”恩特納說(shuō)道。“現(xiàn)在的情況大大超出了10年前的預(yù)期，我們需要找到有效的解決方式。”

　　5. 美國(guó)不會(huì)成為首個(gè)部署5G網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家

　　除了美國(guó)運(yùn)營(yíng)商，日本的NTT Docomo也已經(jīng)開(kāi)始了5G網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試，此外，韓國(guó)則很有可能在2018年平昌冬奧會(huì)開(kāi)幕前正式上馬5G網(wǎng)絡(luò)。因此，在5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)上，美國(guó)并沒(méi)有走在最前端，真正能最先體驗(yàn)這一技術(shù)的是亞洲國(guó)家。

　　4G與5G網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別和相似之處

　　4G標(biāo)準(zhǔn)解析

　　4G和LTE技術(shù)同義，它們都是現(xiàn)有3G無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的演化。實(shí)際上，LTE是3G的一種先進(jìn)形式，它標(biāo)志著數(shù)據(jù)/語(yǔ)音混合網(wǎng)絡(luò)向僅數(shù)據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)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(lài)于兩大關(guān)鍵技術(shù)：MIMO和OFDM。后者的全稱(chēng)是正交頻分復(fù)用，這種頻譜效率方案可實(shí)現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，并允許多位用戶(hù)共享一個(gè)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(jìn)一步提升了數(shù)據(jù)吞吐量和頻譜效率。它使用了復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)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(luò)在上行和下行鏈路都可支持2x2 MIMO。

　　LTE標(biāo)準(zhǔn)使用了頻分雙工（FDD）和時(shí)分雙工（TDD）兩種雙工工作形式。但是，世界各國(guó)政府都基于出售LTE頻譜來(lái)獲利，而完全沒(méi)有任何規(guī)劃和考慮，這也導(dǎo)致了LTE如今擁有44個(gè)混亂的頻段。

　　最后需要指出的是，LTE網(wǎng)絡(luò)存在不同的類(lèi)型。從消費(fèi)者的角度講，這些類(lèi)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(jiǎn)稱(chēng)LTE-A）是原始LTE技術(shù)朝著更高帶寬的演變，承諾帶來(lái)三倍于基本LTE網(wǎng)絡(luò)的速度。

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

　　載波聚合或新道具和是一種傳輸方案，可允許來(lái)自不同頻譜的最多20個(gè)信號(hào)結(jié)合成單獨(dú)一股數(shù)據(jù)流。接下來(lái)，LTE-A會(huì)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(wú)線電流的數(shù)量。

　　隨后，協(xié)調(diào)式多點(diǎn)技術(shù)可讓移動(dòng)設(shè)備從多個(gè)單元（Cell，指代信號(hào)覆蓋的地理區(qū)域）發(fā)送和接收無(wú)線電信號(hào)，以減少來(lái)自其他單元的串?dāng)_，并確保單元邊緣也能擁有最優(yōu)性能。韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商SK Telecom在2012年夏天率先推出了世界首個(gè)LTE-A網(wǎng)絡(luò)，他們當(dāng)時(shí)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(huì)接收較弱的信號(hào)，然后增強(qiáng)其質(zhì)量并重發(fā)。

　　HetNet是最后也是最關(guān)鍵的一個(gè)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(jià)帶寬。作為蜂窩架構(gòu)的逐步演變，HetNet的復(fù)雜程度要高得多。在這套網(wǎng)絡(luò)下，小單元會(huì)在蜂窩系統(tǒng)當(dāng)中添加數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)接入點(diǎn)。

　　值得注意的是，雖然LTE-A標(biāo)準(zhǔn)架起了4G和5G之間的橋梁，從很多方面來(lái)說(shuō)，HetNet的概念可以說(shuō)是LTE-A和5G網(wǎng)絡(luò)之間的粘合劑。這也就是為什么那么多的無(wú)線產(chǎn)業(yè)觀察者會(huì)把5G網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)作是LTE-A的增強(qiáng)形式。

　　進(jìn)入5G

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

　　“5G是一個(gè)端對(duì)端的生態(tài)系統(tǒng)，可帶來(lái)一個(gè)全面移動(dòng)和聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。通過(guò)由可持續(xù)商業(yè)模式開(kāi)啟的、具備連貫體驗(yàn)的現(xiàn)有和新型的用例，它增強(qiáng)了面向消費(fèi)者合作者的價(jià)值創(chuàng)造。”

　　基本上講，LTE-A是6GHz以下5G無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)（RAN）的基礎(chǔ)，而從6GHz到100GHz的頻率則會(huì)同時(shí)進(jìn)行新技術(shù)的探索。就拿MIMO來(lái)說(shuō)，5G將該技術(shù)升級(jí)成了Massive MIMO，當(dāng)中的天線配置從16x16猛增至256x256，這將會(huì)帶來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速度和覆蓋的飛躍。

　　5G試點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的早期藍(lán)圖主要由波束成形技術(shù)和小單元基站組成。目前，愛(ài)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(diǎn)項(xiàng)目，所獲得的結(jié)果也令人振奮。

　　5G技術(shù)的目標(biāo)可以被歸結(jié)為以下幾個(gè)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(luò)正在經(jīng)歷一次快速部署，而5G網(wǎng)絡(luò)目前還只停留在研究報(bào)告和實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目階段，后者的大規(guī)模部署預(yù)計(jì)要等到2020年。

　　2.4G和之前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)主要側(cè)重于原始帶寬的提供，而5G旨在提供無(wú)所不在的連接，為快速?gòu)椥缘木W(wǎng)絡(luò)連接奠定基礎(chǔ)，無(wú)論用戶(hù)身處的是摩天大樓還是地鐵站。

　　3.5G網(wǎng)絡(luò)并不會(huì)獨(dú)立存在，它將會(huì)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(shuō)，5G的設(shè)計(jì)初衷是去支持多種不同的應(yīng)用，比如物聯(lián)網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)可穿戴設(shè)備、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和沉浸式游戲。

　　不同于4G，5G網(wǎng)絡(luò)有能力處理大量的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和流量類(lèi)型。比如說(shuō)，當(dāng)處理高清視頻在線播放任務(wù)時(shí)，5G可提供超高的速度鏈接。而面對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它就只會(huì)提供低數(shù)據(jù)傳輸速率了。

　　4.5G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)率先使用云RAN和虛擬RAN這樣的新架構(gòu)，以促進(jìn)一個(gè)更加中心化網(wǎng)絡(luò)的建立，并通過(guò)身處網(wǎng)絡(luò)邊緣的本地化數(shù)據(jù)中心來(lái)最大化地利用服務(wù)器農(nóng)場(chǎng)。

　　5.最后，5G還會(huì)率先利用感知無(wú)線電技術(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施自動(dòng)決定提供頻段的類(lèi)型，分辨移動(dòng)和固定設(shè)備，在特定時(shí)間內(nèi)適配當(dāng)前狀況。換句話說(shuō)，5G網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)服務(wù)于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和Facebook應(yīng)用。