5G背后那些不為人知的事

　　自從2009年瑞典運(yùn)營商 TeliaSonera正式商用全球首個LTE網(wǎng)絡(luò)以來，4G作為一個熱門技術(shù)一直被眾多運(yùn)營商和媒體所關(guān)注。正當(dāng)國內(nèi)三大運(yùn)營商的4G建設(shè)正在火熱的進(jìn)行中，5G又一次進(jìn)入了大家的視線。無論是中移動、Vodafone這樣的運(yùn)營商還是華為中興這樣的設(shè)備商，對5G的渴望早已表露無疑。各種媒體更是把 5G描繪的天花亂墜，仿佛到了5G時代，我們可以享受到前所未有的互聯(lián)網(wǎng)體驗。但是情況果真如此么?5G的背后又有哪些不為人知的秘密呢?

　　1、5G就是解決移動中觀看視頻的問題?

　　有這樣一種觀點(diǎn)認(rèn)為，5G實(shí)際上只能解決一個問題，就是在移動中觀看視頻的問題。其他好處如單一標(biāo)準(zhǔn)帶來的全球漫游、終端設(shè)計簡化等問題會因為全球頻段不再統(tǒng)一，而可編程濾波器無法實(shí)現(xiàn)的問題而無法實(shí)現(xiàn)。

　　遺憾的是，這樣的觀點(diǎn)并不正確的。由于每代移動通信技術(shù)的關(guān)注點(diǎn)不同，不同的技術(shù)有著本質(zhì)的區(qū)別。在1G、2G時代，技術(shù)研究人員關(guān)注的重點(diǎn)是人們最基本的需求“話音”。而到了3G、 4G時代，由于互聯(lián)網(wǎng)，特別是移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，人們對于隨時隨地上網(wǎng)的需求越來越強(qiáng)烈。3G、4G最大的特點(diǎn)就是可以提供極高的無線傳輸速率，廣告里常見的100Mbps，150Mbps等等正是它們的賣點(diǎn)。隨著智能手機(jī)的普及，隨時隨地通過4G網(wǎng)絡(luò)觀看視頻更是早已成為現(xiàn)實(shí)。作為4G的升級，利用 5G隨時隨地觀看視頻更是輕而易舉的事。

　　如果僅僅把5G當(dāng)做高速移動網(wǎng)絡(luò)，那就大錯特錯了。真正的5G終端不僅可以兼容4G標(biāo)準(zhǔn)，同時還可以降低終端成本，提供真正意義的全球漫游。隨著4G的普及，特別是VoLTE的推廣，未來的4G網(wǎng)絡(luò)將代替2G、3G網(wǎng)絡(luò)成為全球運(yùn)營商的主流。到了 5G商用的2020年，2G、3G網(wǎng)絡(luò)將會在全球范圍內(nèi)退網(wǎng)，全球通信標(biāo)準(zhǔn)也將以4G為主。而現(xiàn)階段全制式融合芯片早已從技術(shù)上解決了多制式多頻率全球漫游的問題(比如iPhone6)，假如2G、3G退網(wǎng)，手機(jī)終端設(shè)計僅需支持4G、5G網(wǎng)絡(luò)。這種手機(jī)不僅成本低廉，全球漫游也更加容易。可以說，5G時代不僅解決了移動中觀看視頻的問題，還徹底解決了全球漫游的問題。

　　2、5G就是頻譜利用率的提高么?

　　又有這樣一種觀點(diǎn)認(rèn)為，新一代通信技術(shù)替代上一代通信技術(shù)，頻譜利用效率也會越來越高。正因為如此，5G所要做的就是提高4G的頻譜利用率。

　　遺憾的是，情況并不是如此簡單。早在4G牌照發(fā)放之前，聯(lián)通就在不少城市推出了峰值速率 42Mbps的WCDMA網(wǎng)絡(luò)。由于利用了多種的先進(jìn)調(diào)制技術(shù)，升級版的WCDMA僅僅利用5MHz的帶寬就可以實(shí)現(xiàn)42Mbps的峰值速率。到了4G時代，即使是峰值速率最快的FDD-LTE， 也只能在20MHz的帶寬下實(shí)現(xiàn)最多150Mbps的峰值速率。換算一下，帶寬5MHz的FDD-LTE峰值速率僅有37.5Mbps，頻譜利用率甚至低于3G網(wǎng)絡(luò)。FDD-LTE如此，TD-LTE更不用說?？梢哉f，只看頻譜利用率，4G網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò)相比并沒有太多的優(yōu)勢，頻譜利用率的提升遇到了瓶頸。

　　由于頻譜資源的稀缺性，要想在無線通信中實(shí)現(xiàn)高速率，除了通過調(diào)制技術(shù)提高頻譜利用率，剩下的辦法就是增加傳輸?shù)膸?。一個常見的例子是WiFi，從早期的802.11a/b/g/n，到后來的802.11ac，傳輸?shù)乃俾室恢痹诓粩嗟奶嵘?，這中間的竅門就是雙頻率。在早期的WiFi標(biāo)準(zhǔn)中，往往使用2.4GHz一個頻段。這個頻道由于使用人數(shù)眾多，往往存在強(qiáng)烈的干擾，直接影響了實(shí)際的用戶體驗。為了解決這一問題，WiFi聯(lián)盟采用了新的頻段5.8GHz。這個頻道雖然頻率較高干擾卻較少，利用兩個頻段的結(jié)合，最新的WiFi標(biāo)準(zhǔn)可以輕而易舉的實(shí)現(xiàn)150Mbps以上的下載速率。

　　以WiFi作為參考，在頻譜利用率達(dá)到瓶頸以后，多頻率混合組網(wǎng)成為了5G考慮的方向。利用不同頻段的速率疊加，5G可以從根本上解決網(wǎng)絡(luò)速率有限的問題。雖然頻譜利用率暫時無法提升，5G依然可以實(shí)現(xiàn)4G所無法達(dá)到的高速率。

　　3、5G時代人人都能享受高速率嗎?

　　和WiFi類似，無論是4G還是5G，無線網(wǎng)絡(luò)資源都是多人共享的。假如只有一個用戶接入基站，理論上是可以享受峰值速率的。但是如果10個用戶同時接入這個基站下載數(shù)據(jù)，在忽略其他干擾因素的前提下，每個用戶最多只能享受到十分之一的下載速率。當(dāng)然，實(shí)際的情況可能更加復(fù)雜，下載速率可能會受到信號強(qiáng)度、同時下載數(shù)據(jù)的用戶數(shù)、基站扇區(qū)數(shù)、服務(wù)器快慢等眾多因素的影響。在現(xiàn)實(shí)生活中，一個基站顯然不可能只為一個用戶提供服務(wù)。即使是5G所宣傳的超高速率，分?jǐn)偟蕉鄠€人身上也不會太高(想想被蹭網(wǎng)的感受)。

　　實(shí)際上，5G所宣傳的高速率對于普通用戶并沒有多大作用。要想體驗到更高速率更低成本的網(wǎng)絡(luò)，最直接的方法還是使用有線光纖，同時在末端利用WiFi進(jìn)行小范圍高速率的覆蓋。而指望通過5G就實(shí)現(xiàn)人人高速率的體驗，不僅成本上難以接受，體驗上也會隨著用戶數(shù)的增加而大打折扣。

　　總結(jié)

　　5G之所以會來，并不是因為消費(fèi)者有這樣那樣的需求，而是因為5G背后巨大的利潤。為了在未來的通信市場分一杯羹，運(yùn)營商和設(shè)備商們是絞盡腦汁。特別對于電信和聯(lián)通兩位難兄難弟，受夠了4G時代為了扶持自主知識產(chǎn)權(quán)的諸多限制，他們迫切希望有一種技術(shù)可以從根本上統(tǒng)一5G標(biāo)準(zhǔn)。在國家扶持自主知識產(chǎn)權(quán)的大背景下，我們迫切希望中國的技術(shù)人員可以盡早參與制定出完善的5G標(biāo)準(zhǔn)，盡可能多的在國際合作中占據(jù)優(yōu)勢。到了那個時候，無論是FDD還是TDD，我們都可以驕傲的說：“這都是中國人的智慧”!