僅僅是提高網(wǎng)速？你太小看5G了 - 全文

　　初次體驗(yàn)4G網(wǎng)絡(luò)的用戶通常會發(fā)出這樣的感嘆：“4G真快，感覺比3G要快很多”。的確，相比3G時代的上網(wǎng)速度，4G確實(shí)快了數(shù)倍；但你能想象嗎？有一種技術(shù)比當(dāng)前的4G速度還要快100倍！沒錯，這就是未來的5G——第五代移動通信技術(shù)，每秒下載速度可達(dá)10Gb，而其帶來的不僅僅是上網(wǎng)速度的提升，還將帶來眾多前所未有的體驗(yàn)。準(zhǔn)備好了嗎？下面就隨我們一起來認(rèn)識5G，并提前感受5G時代的魅力吧！

　　一個關(guān)鍵的時間點(diǎn)：2020年

　　首先需要強(qiáng)調(diào)的是，5G（fifth-Generation），即第五代移動通信技術(shù)，目前尚無真正的標(biāo)準(zhǔn)，因此當(dāng)前所說的“5G”只能看做是 4G/LTE+下一步演進(jìn)的代名詞。然而在移動通信技術(shù)領(lǐng)域，技術(shù)先行已經(jīng)成為“慣例”，在真正的標(biāo)準(zhǔn)尚未確定之前，各大組織、廠商已經(jīng)開始展開行動：

　　2009年，已有設(shè)備廠商開啟5G相關(guān)的早期技術(shù)研究，并已于2011年和2012年展示了峰值速率達(dá)50Gbps的5G原型機(jī)基站。

　　2012 年，ITU（國際電信聯(lián)盟）啟動了5G標(biāo)準(zhǔn)化前期研究及發(fā)展規(guī)劃，用3年時間進(jìn)行需求愿景研究和未來技術(shù)趨勢研究；同時在2015年11月之前進(jìn)行頻譜需求及候選頻段研究；并在2015年中啟動5G標(biāo)準(zhǔn)化流程，2017年底或2018年初啟動候選技術(shù)方案征集，力爭在2020年完成5G標(biāo)準(zhǔn)制定。

　　2013 年2月，歐盟宣布，將撥款5000萬歐元，加快5G移動技術(shù)的發(fā)展，計(jì)劃到2020年推出成熟的標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，其將借助 5G PPP（5G Infrastructure Public-Private Partnership，5G基礎(chǔ)設(shè)施公私合作伙伴關(guān)系）的力量步入 5G研發(fā)階段。具體三個階段，2014-2016年為基礎(chǔ)研究以及愿景建立階段，2016-2018年為系統(tǒng)優(yōu)化和預(yù)標(biāo)準(zhǔn)化階段，2018年-2020年為規(guī)模試驗(yàn)和初期標(biāo)準(zhǔn)化階段。

　　2013年5月，又有廠商表示已率先開發(fā)出了首個基于5G核心技術(shù)的移動傳輸網(wǎng)絡(luò)——在28GHz頻段的下行速率達(dá)到了1Gbps，并計(jì)劃于2020年開始商用該網(wǎng)絡(luò)。

　　通過上述介紹我們不難發(fā)現(xiàn)，要等到2020年5G標(biāo)準(zhǔn)才有可能正式推出，在此期間，需求與愿景調(diào)查，頻譜選擇與確定，以及候選技術(shù)PK將是主旋律。

　　時代變化 對5G提出“硬需求”

　　回顧移動通信技術(shù)的發(fā)展，80年代，語音業(yè)務(wù)是新興需求，因此基于模擬蜂窩技術(shù)的1G應(yīng)運(yùn)而生；隨后到了90年代，語音業(yè)務(wù)需求量與日俱增，此時，數(shù)字技術(shù)取代模擬技術(shù)已經(jīng)成為必須，而基于以時分多址（TDMA）和頻分多址（FDMA）技術(shù)為主的數(shù)字蜂窩技術(shù)，使得2G（GSM）進(jìn)一步提高了語音通話的質(zhì)量，提高了頻譜利用效率，同時降低了組網(wǎng)成本，滿足了90年代新業(yè)務(wù)（語音和短信）的需求。

　　

　　需求推動移動技術(shù)演進(jìn)（圖片來自百度文庫）

　　進(jìn)入21世紀(jì)，多媒體應(yīng)用逐漸成為主流，“移動寬帶”需求到來，以碼分多址（CDMA）為主要特征的3G的出現(xiàn)，很好地支持了數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)；而最近兩年，移動互聯(lián)網(wǎng)又全面興起，“移動寬帶”需求進(jìn)一步提升，以正交頻分復(fù)用（OFDM）和多入多出（MIMO）為主要特征的4G成為了支持寬帶數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。

　　可以看到，是需求推動了移動技術(shù)的發(fā)展。因此雖然當(dāng)前5G標(biāo)準(zhǔn)仍遙遙無期，但考慮到未來車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)帶來的龐大終端接入、數(shù)據(jù)流量需求，以及種類繁多的應(yīng)用體驗(yàn)提升需求等，關(guān)于5G的一些“硬需求”已經(jīng)提前得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。包括在容量方面，5G相比 4G將實(shí)現(xiàn)單位面積移動數(shù)據(jù)流量增長1000倍；在傳輸速率方面，典型用戶數(shù)據(jù)速率提升10到100倍，峰值傳輸速率可達(dá)10Gbps；在延遲方面，端到端時延比4G縮短5倍；而在可接入性方面，可聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量增加10到100倍；此外，在可靠性方面，低功率MMC（機(jī)器型設(shè)備）的電池續(xù)航時間將增加 10倍。

　　抓住5G機(jī)遇 掌控移動通信未來

　　相信大家都聽過這樣一句話，“三流企業(yè)做產(chǎn)品，二流企業(yè)做品牌（或服務(wù)），一流企業(yè)做標(biāo)準(zhǔn)”，標(biāo)準(zhǔn)的重要性不言而喻。但從1G到4G時代，我國通信行業(yè)更多的是在扮演“參與者”的角色，即處于“技術(shù)輸入”的被動地位，而想要改變這一點(diǎn)，就必須抓住5G標(biāo)準(zhǔn)這個機(jī)遇，掌控5G技術(shù)未來的走向、未來的價值重心，最終手握開啟5G時代的“金鑰匙”，掌控移動通信未來。

　　為此，2013年2月，中國工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合成立了IMT-2020（5G）推進(jìn)組。該推進(jìn)組成員包括中國主要的運(yùn)營商、制造商、高校和研究機(jī)構(gòu)，旨在聚合中國產(chǎn)學(xué)研力量、推動中國第五代移動通信技術(shù)（標(biāo)準(zhǔn)化）研究和開展國際交流與合作。

　　2014年5月，IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布了第一份5G白皮書——《5G愿景與需求白皮書》。該白皮書指出，5G需要具備比4G更高的性能，支持0.1-1Gbps的用戶體驗(yàn)速率，每平方公里一百萬的連接數(shù)密度，毫秒級的端到端時延，每平方公里數(shù)十Tbps的流量密度，每小時500Km以上的移動性和數(shù)十Gbps的峰值速率。即提出了六大關(guān)鍵性能指標(biāo)，包括用戶體驗(yàn)速率、連接數(shù)密度、端到端時延、流量密度、移動性和用戶峰值速率，其中用戶體驗(yàn)速率是指真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下用戶可獲得的最低傳輸速率。

　　與此同時，該白皮書還指出，5G需要大幅提高網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營的效率，相比4G，頻譜效率要提升5-15倍，能效和成本效率提升百倍以上。

　　

　　5G愿景與需求（圖片來自IMT官網(wǎng)）

　　通過對比不難發(fā)現(xiàn)，我國的“5G愿景與需求”相比ITU等提出的“硬需求”更加全面和細(xì)化。正如上圖所示，紅花綠葉相輔相成——其中5G的六大性能指標(biāo)體現(xiàn)了5G滿足未來多樣化業(yè)務(wù)與場景需求的能力；而三個效率指標(biāo)，則是我國實(shí)現(xiàn)5G可持續(xù)發(fā)展的基本保障。

　　運(yùn)營商、設(shè)備商：正在行動

　　面對技術(shù)的快速發(fā)展和超越技術(shù)發(fā)展速度的新業(yè)務(wù)需求，目前我國的三大運(yùn)營商正在積極參與5G的研發(fā)。而在設(shè)備商方面，華為、中興、大唐、上海貝爾等同樣為 5G的發(fā)展貢獻(xiàn)著力量。以華為為例，早在2009年其已經(jīng)開始了5G相關(guān)的早期技術(shù)研究，并分別于2011年和2012年展示了業(yè)界領(lǐng)先的峰值速率達(dá) 50Gbps的5G原型機(jī)基站，隨后又推出了創(chuàng)新的5G基站Ultra Node原型機(jī)和 “No Cell”的接入網(wǎng)架構(gòu)概念；而目前華為已經(jīng)在全球9 個地域建立5G的創(chuàng)新研究中心（計(jì)劃到2018年至少投入6億美金用于5G的研究和創(chuàng)新），同時對5G提出了更高的要求——5G基站網(wǎng)絡(luò)能力要達(dá)到4G的 1000倍，移動數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到10Gbps的級別，并且傳輸延遲不超過1毫秒等等。

　　未來的5G正式標(biāo)準(zhǔn)將會是由一系列的專利標(biāo)準(zhǔn)共同構(gòu)成，因此可以預(yù)計(jì)，在IMT-2020（5G）推進(jìn)組及其成員的共同努力下，不僅將推動我國5G技術(shù)的發(fā)展，還將讓我們在全球移動通信領(lǐng)域擁有更多話語權(quán)！

　　5G面臨的挑戰(zhàn)：頻譜資源緊缺

　　在移動通信領(lǐng)域，頻譜資源是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心資源。相信大家在2014年都聽到過小靈通退網(wǎng)的消息，其目的就是為運(yùn)營商4G頻譜加快讓道；而其實(shí)小靈通退網(wǎng)也只能“騰”出來的1900MHz-1920MHz共20MHz頻率，但就如此“窄”的頻譜，依然成為了運(yùn)營商眼中的必爭之地，可見4G時代的頻譜資源有多緊張。當(dāng)然，這一問題到了5G時代將變得更加嚴(yán)重（因此特別強(qiáng)調(diào)提升頻譜效率），因此其也成為了各國、各標(biāo)準(zhǔn)組織首要考慮的問題。

　　

　　1-4G頻譜分布示意圖

　　具體到我國來說，預(yù)計(jì)2020年頻譜需求為1490MHz-1810MHz；再考慮到未來IMT潛在候選頻段主要包括3300-3400MHz、 4400-4500MHz、4800-4990MHz以及3400-3600MHz等。因此我國的5G頻譜很可能是低頻段加上可能的高頻段的組合，對此，IMT的規(guī)劃是首先重點(diǎn)考慮6GHz以下潛在候選頻段（2015年），下一步再考慮6GHz以上高頻段（2019年以后）。

　　其中在低于 6GHz的5G候選頻譜中，已經(jīng)用于IMT的頻段可通過re-fanning用于5G；而如700MHz，3.5GHz這些已劃分給IMT但尚未使用的頻譜則應(yīng)盡快推動商用進(jìn)程。此外，需要強(qiáng)調(diào)的是，在WRC-15（2015年世界無線電通信大會）上可能將劃分給IMT的頻譜也應(yīng)盡量爭取，如 3300-3400MHz、4400-4500MHz、4800-4990MHz頻譜等。

　　而對于高于6GHz的5G候選頻譜，首先要結(jié)合信道測量驗(yàn)證6GHz毫米波用于移動通信的可行性，然后再做出選購建議。（PS：越高的載波，信號的傳輸距離越短，基站的覆蓋面積也就越小，因此低頻譜更有利于建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)）

　　更多的技術(shù)挑戰(zhàn)

　　

　　未來的5G網(wǎng)絡(luò)很可能是一個多業(yè)務(wù)、多接入技術(shù)、多層次覆蓋的系統(tǒng)，如何將這些有機(jī)的融合并合理利用，為用戶提供最佳的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，為運(yùn)營商提供最強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)能力等，是首要的技術(shù)挑戰(zhàn)；與此同時，支撐5G的新傳輸技術(shù)與組網(wǎng)方式，將帶來設(shè)備實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，設(shè)備研發(fā)成本，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)等全新挑戰(zhàn)；而基于統(tǒng)一的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，支持廣泛的業(yè)務(wù)靈活性，對未來IMT系統(tǒng)協(xié)議和技術(shù)設(shè)計(jì)都帶來挑戰(zhàn)。

　　此外，2020年的5G移動終端很可能要支持5-10個甚至更多的、不同的無線通信技術(shù)，這對于芯片的設(shè)計(jì)、功耗、待機(jī)時間等等，同樣是不曉得挑戰(zhàn)；再考慮到網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)、SDN、NFV等等正在掀起傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的革命，無線移動通信網(wǎng)絡(luò)如何適應(yīng)未來業(yè)務(wù)應(yīng)用也需要進(jìn)一步地探討和研究。當(dāng)然，現(xiàn)在的5G還年輕，相信在整個產(chǎn)業(yè)的共同推動下，這些挑戰(zhàn)都將會在未來幾年得到解決！

　　暢想未來：5G時代的創(chuàng)新體驗(yàn)！

　　5G時代，我們的生活將會發(fā)生怎樣的變化？現(xiàn)在就隨我們一起來暢想一下吧！

　　隨時隨地看4K視頻：so easy！

　　首先可以肯定的是，由于5G時代的上網(wǎng)速度至少超越了當(dāng)前光纖寬帶的上網(wǎng)速度，因此如今你在家中的各種上網(wǎng)應(yīng)用，在5G時代的移動終端上均可輕松實(shí)現(xiàn)且體驗(yàn)更佳。比如隨時隨地看超清（4K）視頻，隨時隨地進(jìn)行4K視頻會議，隨心所欲的極速下載等等（或許那時已經(jīng)不在需要下載了）。

　　全球漫游：再度實(shí)現(xiàn)

　　其實(shí)早在2G時代，全球漫游就已成功實(shí)現(xiàn)；然而到了3G時代，由于各種制式限制的問題，使得3G全球漫游又遇到了各種問題；進(jìn)入4G時代，隨著VoLTE的推廣和普及，該問題將有望得到解決；而到了5G時代，單一制式的標(biāo)準(zhǔn)將使全球漫游不再是問題（而且5G向下兼容4G）。

　　怎么樣，剛剛介紹的兩個5G時代的應(yīng)用有吸引力嗎？好像感覺不是很給力吧？那么接下來介紹的5G時代“殺手級”應(yīng)用你絕對不能錯過！

　　車聯(lián)網(wǎng)時代：自動駕駛成為可能　　為什么在4G時代，車聯(lián)網(wǎng)或者是自動駕駛沒有真正普及開來呢？其背后的主要原因就是4G的延遲表現(xiàn)還不夠理想——無法滿足自動駕駛中的安全需求（即剎車反應(yīng)時間過長）。而到了5G時代，延遲將降至1毫秒以內(nèi)，這將使得剎車反應(yīng)時間內(nèi)車輛的行駛距離不超過20厘米，真正滿足安全駕駛的需求，也讓自動駕駛成為可能。

　　物聯(lián)網(wǎng)時代：信息隨心至，萬物觸手及

　　2020年，物聯(lián)網(wǎng)時代或?qū)⒄嬲_啟——5G將滲透到未來社會的各個領(lǐng)域，以用戶為中心構(gòu)建全方位的信息生態(tài)系統(tǒng)；其將使信息突破時空限制，提供極佳的交互體驗(yàn)，為用戶帶來身臨其境的信息盛宴；5還將拉近萬物的距離，通過無縫融合的方式，便捷地實(shí)現(xiàn)人與萬物的智能互聯(lián)。就如同IMT- 2020（5G）推進(jìn)組的愿景一樣：信息隨心至，萬物觸手及！

　　5G時代：值得期待！

　　其實(shí)上述的種種暢想，僅僅是我們以現(xiàn)階段的需求來勾勒出的未來應(yīng)用場景，相信隨著5G時代的真正到來，我們對于5G的應(yīng)用需求還會發(fā)生變化，或者又將開始暢想6G時代。但可以肯定的是，隨著5G技術(shù)的成熟與應(yīng)用，我們的未來生活必將變得更加精彩，更加值得期待！