通俗易懂讀5G——5G你讀高三了

　　如果說巴塞羅那有兩張城市名片，那么一張是足球，那另一張肯定是MWC(世界移動大會)。從2月底開始，在巴塞羅那長達11公里的對角線大道上，每隔30-50米就會出現(xiàn)一組世界移動通信大會MWC 2017的宣傳廣告，一年一度的通信盛會已在這里深入人心。

　　在經(jīng)過了漫長的前戲之后，5G在MWC 2017上加快了自己的步點，幾乎所有通信業(yè)領導者均認為2018年試商用、2019-2020年大規(guī)模商用的時間表天經(jīng)地義，與此同時，全球5G標準的制定也進入沖刺階段，應用場景日漸成熟。

　　“知道我前幾年為什么都沒有來參加MWC嗎?因為當時的5G產(chǎn)業(yè)鏈還不夠成熟，從去年開始我來了，因為這里有數(shù)十億美元的大生意。”軟銀董事長孫正義略帶調(diào)侃地揭示了5G商用前夜的最后瘋狂。

　　對于5G來說，就像一個久經(jīng)考驗已經(jīng)讀到高三的孩子，知識和技術(shù)儲備已經(jīng)成熟，時機就在眼前，只等國際標準出臺的最后臨門一腳。

　　Part1

　　揭開1.0版5G的面紗

　　什么是5G?這個問題已經(jīng)連續(xù)問了很多年，有趣的是，每年的答案其實都不盡相同。2017年，業(yè)界對近于眼前的5G有著更加深刻和豐富的認識，要滿足連續(xù)廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接、低時延高可靠等應用場景。

　　在MWC 2017現(xiàn)場，多位通信業(yè)專家向記者表示，“千兆網(wǎng)絡+低時延”可能是第一階段5G部署的基礎，帶有這些特征和達到相關(guān)標準的網(wǎng)絡將成為首批真正的5G網(wǎng)絡，這也成為芯片商、設備商、運營商們共同追逐的目標。如果說5G擁有一個1 。0版本，那么大概就是這個樣子。

　　千兆，只是5G的敲門磚

　　新一代網(wǎng)絡的部署不會一蹴而就，5G同樣是這樣。對普通消費者來說，身邊的5G網(wǎng)絡暫時還不會像3G、4G那樣實現(xiàn)隨處可見，并實現(xiàn)連續(xù)廣域覆蓋，“4G覆蓋+5G熱點”的覆蓋模式預計將成為主流，而在那些人口密集、流量消費需求旺盛的地域?qū)⒙氏炔渴?G網(wǎng)絡。

　　需要提醒普通消費者的是，支持千兆速率的下載能力還算不上值得歡呼的5G網(wǎng)絡，事實上，在目前的4G、4.5G網(wǎng)絡上，消費者利用現(xiàn)有的部分手機終端(搭載驍龍835芯片的商用產(chǎn)品)，運營商利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術(shù)，能實現(xiàn)千兆下載。在未來5G的長期發(fā)展過程中，2Gbps、3Gbps甚至高達數(shù)十Gbps的下載速度都將成為可能，芯片和設備廠商表示，只要應用場景成熟、需求客觀存在，從目前技術(shù)的演進眼光來看，超高速的下載是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。

　　所以，千兆網(wǎng)絡還只是5G的敲門磚。先別急著歡呼，好戲還在后頭。

　　所見即所得，關(guān)鍵得靠“低時延”

　　2017年初，全球首個千兆LTE網(wǎng)絡正式在澳洲推出，澳大利亞網(wǎng)絡運營商Telstra聯(lián)合高通、愛立信、美國網(wǎng)件Netgear等合作伙伴第一次讓千兆無線網(wǎng)絡走進普通消費者的身邊。心急的人們不禁會問：那么這樣的網(wǎng)絡算是5G嗎?

　　答案是：不算。5G網(wǎng)絡的另一個重要特征是“低時延”，業(yè)界普遍流行的觀點是針對無人駕駛等關(guān)鍵性應用，5G網(wǎng)絡的最低時延必須達到10-20毫秒以下的水平。為什么要“低時延”，以無人駕駛為例，這被認為是5G時代最重要的應用，如果時延過長、網(wǎng)絡反應過慢、系統(tǒng)不能及時傳達指令，帶來的后果是高速行駛的汽車可能會車毀人亡。

　　在MWC 2017愛立信展臺區(qū)，體驗者可以在現(xiàn)場駕駛數(shù)公里之外試驗場地內(nèi)的無人汽車，無人汽車通過攝像頭和無線網(wǎng)絡將高清視頻實時回傳至駕駛者眼前，駕駛者憑借視頻圖像呈現(xiàn)的信息來完成駕駛。據(jù)愛立信方面介紹，愛立信能實現(xiàn)的高清圖像實時回傳應用的最低時延是50毫秒，這在業(yè)界已達到極致水平。

　　全球范圍來看，尚未出現(xiàn)已規(guī)模部署的能實現(xiàn)50毫秒以下時延的運營商網(wǎng)絡，低時延將是未來很長一段時間，全球電信運營商們面臨的挑戰(zhàn)。

　　從連接人到連接一切

　　除了“千兆+低時延”，低功耗大連接也是5G的重要特征，這就是大家常說的物聯(lián)網(wǎng)應用。數(shù)據(jù)顯示，物聯(lián)網(wǎng)將在未來10-20年中創(chuàng)造出數(shù)百億個新增連接，讓一切設備互聯(lián)將重塑生產(chǎn)和生活中的方方面面，并創(chuàng)造出萬億美元級龐大無邊際市場。

　　擺在通信業(yè)界面前的挑戰(zhàn)是什么?華為輪值CEO徐直軍說：“有時候我們(通信業(yè)界)是在自娛自樂”，只有更多合作伙伴的加入，共同合作，才能助力物聯(lián)網(wǎng)和5G在更多垂直行業(yè)的落地，生根發(fā)芽。

　　“物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以看成是，通信業(yè)界希望在智能移動終端領域獲得的巨大成功分享和傳遞給其它的三百六十行，讓全行業(yè)都能共享通信技術(shù)極致發(fā)展帶來的新局面。”高通工程技術(shù)副總裁范明熙說。

　　“無疑，未來將是一個萬物互聯(lián)的世界，這是未來5G通信技術(shù)展示給人類最美妙藍圖之一?！睂O正義說。

　　Part2

　　5G標準出臺：進入最后沖刺階段

　　標準之爭，一直是5G產(chǎn)業(yè)鏈最敏感的話題，在未來兩年時間內(nèi)，全球5G標準制定將進入最為關(guān)鍵的一錘定音階段。一旦5G標準落地，那么電信運營商將能夠充滿底氣地向消費者宣稱自己的網(wǎng)絡是名副其實的5G!

　　在MWC 2017上，多家移動通信巨頭宣布將共同支持加速5G新空口標準化進程，以推動于2019年盡早實現(xiàn)5G新空口的大規(guī)模試驗和部署。3月6日至9日，國際權(quán)威通信標準組織3GPP全體會議將在克羅地亞的杜布羅夫尼克市舉行，AT&T、NTT DOCOMO、SK電訊、愛立信、高通、沃達豐、英特爾以及中國廠商華為、中興、vivo等均將在會上支持面向5G新空口規(guī)范第一階段的提案計劃。這標志著5G核心標準的制定和出臺進入最后的沖刺階段，翹首以盼多年的消費者即將等到被國際標準化組織認可的真正的5G網(wǎng)絡、服務和體驗。

　　可以明確的是，在主要的大方向上，全球通信業(yè)參與者都已經(jīng)達成了共識，5G標準并不需要完全的重建，而是一個逐步演進和優(yōu)化的過程，目前整個5G的技術(shù)框架已經(jīng)逐漸清晰。目前仍在博弈的是一些關(guān)系到運行優(yōu)化參數(shù)等細節(jié)方面，但往往有時候，細節(jié)很重要，細節(jié)可以決定成敗。

　　標準之網(wǎng)速：邊緣速率大幅提升

　　近日，國際電聯(lián)ITU已經(jīng)提出了有關(guān)5G網(wǎng)速的報告草案，雖然最終敲定還需等到今年11月，但其中對網(wǎng)速的描述值得關(guān)注。

　　ITU公布了最新的有關(guān)IMT-2020無線接口性能的最低標準要求，每一個5G基站至少能提供20Gbps的下行和10Gbps上行的帶寬傳輸性能。若是將該數(shù)字轉(zhuǎn)移到個人用戶的頭上，規(guī)范要求下行速度至少達到100Mbps，同時上行速度至少也要達到50Mbps。有人會說，這個網(wǎng)速看上去遠不如想象中那樣美好，但實際上，以上只是最低標準，而為了實現(xiàn)標準，電信運營商會部署能力更強的網(wǎng)絡，對絕大多數(shù)通信用戶來說，下行速度絕不會僅僅停留在100Mbps上。

　　“例如在5G部署初期，一些住在小區(qū)邊緣，覆蓋相對不佳區(qū)域的用戶日常真實下載體驗可能只有幾十兆，但隨著整個網(wǎng)絡能力的提升，即便網(wǎng)絡覆蓋邊緣地區(qū)的速率也會相應地水漲船高，達到數(shù)百兆甚至更高水平?！币晃煌ㄐ艠I(yè)專家解釋，5G網(wǎng)速的提升同樣會有一個過程，隨時隨地地千兆下載體驗還很難在短期實現(xiàn)。

　　標準之低時延：性命攸關(guān)的事

　　5G網(wǎng)絡還將解決4G網(wǎng)絡的一大問題：時延。ITU的草案中規(guī)定，連接到5G網(wǎng)絡的最大延遲不能超過4毫秒，甚至保持1毫秒的超低延遲通信。

　　超低時延的好處是，不僅在移動網(wǎng)絡下看視頻、玩游戲都能感受到更加淋漓暢快的體驗，同時在一些性命攸關(guān)的關(guān)鍵性應用上，低時延遲的重要性更佳突出。例如在現(xiàn)有4G網(wǎng)絡下，時速100公里的汽車從發(fā)現(xiàn)障礙物到制動停車至少需要1 。4 米的極限距離，但如果網(wǎng)絡反應速度能更快一些，那么制動距離將變得更短。數(shù)據(jù)顯示，假設5G網(wǎng)絡可以實現(xiàn)10毫米時延，那么制動安全距離將提升至14厘米，安全性得以大大提升。

　　用最通俗的方式解讀，目前5G網(wǎng)絡想實現(xiàn)超低時延，業(yè)界的主流實現(xiàn)方式是，一方面大幅降低空口傳輸時延，另一方面要盡可能減少轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，因為數(shù)據(jù)包每少經(jīng)過一個網(wǎng)絡節(jié)點都會省下一定的時間。

　　標注之物聯(lián)網(wǎng)：爭議最少

　　相比其他5G要求，有關(guān)Cat-M和NB-IoT的物聯(lián)網(wǎng)標準已經(jīng)凍結(jié)，預計其最終成為5G標準的一部分。

　　物聯(lián)網(wǎng)標準的一大特點是對頻譜效率、密度和能耗將做出更高要求。例如，在ITU上述草案中，規(guī)定單個5G網(wǎng)絡在每平方公里區(qū)域范圍內(nèi)，至少能承載100萬臺設備。這一數(shù)字并不夸張，未來5G設備將不只有智能手機，汽車、交通紅綠燈、廣告牌等等都將融入5G的大家庭。

　　在未來的5G技術(shù)框架中，每個數(shù)據(jù)子幀將變得很小，這讓5G運營商有能力在相同容量下控制更多的終端設備。例如，假設一個小區(qū)接入了10萬個物聯(lián)網(wǎng)設備，那么目前的2G、3G、4G技術(shù)都無法滿足如此海量的終端接入，而NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50-100倍的接入能力。

　　除了大連接，物聯(lián)網(wǎng)應用同時要求低功耗，這樣才具備規(guī)模商用的可能?，F(xiàn)在業(yè)界宣稱NB-IoT設備的能耗可以做到非常小，甚至保持10年以上的壽命。但據(jù)一位通信設備廠商人士透露，“理論上是可以達到10年，但目前還無法驗證，該技術(shù)的誕生都遠沒有十年，到底能在復雜的現(xiàn)實環(huán)境下實現(xiàn)多長的電池壽命時間，還需要實際使用案例的檢驗。”

　　Part3

　　5G應用場景：來點真格的!

　　在MWC 2017上，5G應用場景得到升華。如果哪個廠商還在說：幾秒鐘就能下載一部高清電影的“老故事”，那可真是老掉牙了。越來越真實的應用場景，越來越接近實際商用的案例，成為世界移動大會參展商們向所有人交出的成績單。再過1-2年，5G就要規(guī)模商用，現(xiàn)在再玩虛的可不行!而對產(chǎn)業(yè)界和每一個普通消費者而言，他們將對5G提供商們展示的愿景做出關(guān)鍵的場景選擇，也就是說：愿不愿意為這樣的5G埋單，又或是將來我真的會這樣玩轉(zhuǎn)5G嗎?

　　替代固網(wǎng)在農(nóng)村地區(qū)提供高速網(wǎng)絡

　　5G就像一個萬能網(wǎng)絡，每個不同運營商都可以向其索要完全不同的心愿。而美國運營商Verizon和AT&T的心愿單上則寫著：希望高速5G網(wǎng)絡可以解決有線寬帶覆蓋的難題。

　　近日，Verizon和AT&T接連宣布正式部署和試商用5G網(wǎng)絡，覆蓋的美國城市包括亞特蘭大、達拉斯、丹佛、休斯敦、奧斯汀等。過去一直困擾美國這個互聯(lián)網(wǎng)大國的是，美國的平均上網(wǎng)速度遠遠落后于日韓等人口密度高的亞洲國家，而這兩家運營商認為5G網(wǎng)絡恰恰可以幫助他們在地廣人稀的美國“大農(nóng)村”實現(xiàn)高效的無線寬帶覆蓋。

　　千兆LTE的重要意義在于，證明了無線網(wǎng)絡有能力取代固網(wǎng)寬帶實現(xiàn)高速下載和上傳。而剩下的則是運營商等如何設計商業(yè)模型并為其定價，從Verizon和AT&T的實踐來看，他們已經(jīng)邁出了關(guān)鍵性的一步。

　　不過通信業(yè)界一直有個觀點：“有線通信是無線的，無線通信是有限的”。有通信專家表示，無線寬帶完全取代有線寬帶的觀點目前來看不現(xiàn)實。但即便對于有線寬帶運營商來說，如國內(nèi)的中國電信和中國聯(lián)通等，也可以利用5G技術(shù)在家庭寬帶上玩出很多花樣。例如，在光纖覆蓋普遍完成后，在用戶家中利用5G毫米波技術(shù)可以營造出令人贊嘆的超高速無線網(wǎng)絡環(huán)境，讓消費者家中的數(shù)字設備完全徹底擺脫線纜的束縛。

　　網(wǎng)絡卡?這可不行!

　　無論在PC上網(wǎng)還是手機上網(wǎng)過程中，用戶口中都常常會出現(xiàn)一個詞“卡”。而在5G時代，這可不行。

　　假設一個有趣的狀態(tài)，一個5G基站覆蓋的區(qū)域下，有幾個用戶正在在線觀看高清視頻，還有幾個用戶正在玩網(wǎng)絡游戲，更有幾輛無人駕駛車正在道路上行駛，所有這些看似風格迥異的需求都得由一個基站完成。如果觀看高清視頻占據(jù)了大量的帶寬，那么剩下來的網(wǎng)絡資源還能保證對無人駕駛低時延的操控嗎?萬一“卡”了怎么辦?

　　在MWC愛立信展臺，恰恰就還原了類似的場景。同一個基站下，4路高清視頻正在實時播放，同時一個機械臂正與無人小車配合完成裝卸貨，這對網(wǎng)絡時延和精確性都有很高要求。

　　愛立信技術(shù)人員介紹，由于網(wǎng)絡切片等技術(shù)的應用，5G網(wǎng)絡下完全可以實現(xiàn)不同的應用和網(wǎng)絡需求共存，一邊是消費型的娛樂應用，一邊是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)級網(wǎng)絡，可以相安無事地融合在一起，一個基站就能搞定。

　　可見，5G網(wǎng)絡的部署效率將大幅提高。據(jù)愛立信介紹，目前5G基站的大規(guī)模天線部署能力已經(jīng)高達512根天線，是4G時代的10倍以上。而且，這種技術(shù)已經(jīng)成熟，如有需要，隨時可以投入商用，從而為5G網(wǎng)絡的可靠性帶來質(zhì)的飛躍。

　　VR，被寄予厚望的殺手應用

　　幾乎所有5G業(yè)者都不曾懷疑，VR和AR技術(shù)將在5G時代大放異彩。盡管當下全球VR眼鏡出貨量并不十分樂觀，VR產(chǎn)業(yè)鏈的激情似乎也比前些年有所懈怠，但5G依然認準了VR：沒錯，你就是我的殺手應用。

　　在MWC展會現(xiàn)場，幾乎每家廠商都會展示虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)，VR眼鏡幾乎成了每個展臺的標配，而三星的“VR過山車”展區(qū)更是傳來粉絲的聲聲尖叫?！白畎舻腣R眼鏡還沒有問世呢!”高通產(chǎn)品管理高級總監(jiān)Hugo Swart似乎對VR目前的現(xiàn)狀并不擔心，他堅信隨著5G帶來的極致體驗，移動VR應用終將大放異彩。

　　“我們需要的是超越當前的藝術(shù)形態(tài)，想象一下，你坐在辦公室，墻上有一塊4K分辨率的監(jiān)視器或顯示器，即使是50、60、70英寸，也只是你的視野的一部分。如果你想要看到整個視野，4K是遠遠不夠的，你可能還需要8K，甚至更多。而當你在全視野下左右移動時，你又需要時延極低，VR設備必須能夠追蹤你的目光?！备咄ㄊ紫夹g(shù)官Matt Grob認為，VR用戶體驗的極致就是千兆級的速率、非常低的時延以及更輕薄、功耗更低的穿戴設備，這一切和我們今天所做的事情相比，需要幾倍的計算、處理和傳輸能力，而這恰恰需要5G。

　　所以，雖然VR這個“殺手有點冷”，但仍被整個5G產(chǎn)業(yè)鏈寄予厚望。