文/王云輝，作者微信公眾號：科技雜談（keji_zatan）

5G的到來，或許將比所有人的預(yù)想，都來得更早一些。

1

5G到底是什么？

在很多人看來，就像1G、2G、3G、4G一樣，5G這個"下一代移動通信技術(shù)"，無非是讓大家的手機(jī)速度快一些。

但事實(shí)遠(yuǎn)非如此。

自1980年代以來，從模擬語音，到數(shù)字語音，從移動寬帶到移動互聯(lián)網(wǎng)，移動通信一直以大約每10年一輪的速度，不斷改變整個世界。

而預(yù)計(jì)將自2020年開始商用的5G，它的顛覆將比過去任何一代的通信系統(tǒng)，都還要大得多。

這是因?yàn)椋? 5G是一個統(tǒng)一連接架構(gòu)、統(tǒng)一設(shè)計(jì)的，面向未來創(chuàng)新的連接平臺 ，它將通過全新技術(shù)，融合了不同的頻譜類型和頻段、多樣化服務(wù)及部署。

簡單來理解，就是連接一切。

如果說，在過去30年里，移動通信對世界的改變，是通過電話和手機(jī)，連接人與人，那在未來的30年，移動通信就將連接萬物。

而這，也同樣正是5G的發(fā)展方向。

2

在不同的場景下，網(wǎng)絡(luò)的連接有不同的性能需求。

因此，除了手機(jī)之外，業(yè)界為5G劃分出了三個主要的服務(wù)領(lǐng)域：增強(qiáng)型移動寬帶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng)。

（1）增強(qiáng)移動寬帶，比如下面這些：

過去，這些業(yè)務(wù)大多只能通過固定寬帶網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)，未來5G將讓它們移動起來。它們的特點(diǎn)是，需要盡可能大的帶寬，實(shí)現(xiàn)極致的流量吞吐，并盡可能降低時延。

目前，即使是最先進(jìn)的LTE調(diào)制解調(diào)器，最快速率也只能達(dá)到千兆比特/秒，但往往一個小區(qū)的用戶，就已經(jīng)有千兆級的帶寬消耗，而且，更多大流量的業(yè)務(wù)，未來還將不斷發(fā)展，所以，提升帶寬容量，是未來移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。

以超高清視頻為例，即使經(jīng)過壓縮之后，每一路8K視頻的帶寬速率，都將超過100M/秒，如果一個小區(qū)有5到10個，甚至是100個用戶，現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)只能崩潰堵塞。

（2）關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)，比如下面這些：

這些業(yè)務(wù)對差錯的容忍度非常小，需要通信網(wǎng)絡(luò)非常穩(wěn)定；同時，它們對網(wǎng)絡(luò)時延也有更高的要求。

根據(jù)第三方網(wǎng)絡(luò)測試機(jī)構(gòu)Open Signal的數(shù)據(jù)，目前，不同網(wǎng)絡(luò)的端到端時延，基本上都在100毫秒的量級。

過去，這個時延并不太影響我們的體驗(yàn)。因?yàn)楫?dāng)網(wǎng)絡(luò)更多是服務(wù)于人，而人對時延的反應(yīng)并不強(qiáng)。但未來，當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)連接萬物，就需要更低的時延。

一個典型的例子是自動駕駛汽車，過去的自動駕駛，更多是通過汽車自身的傳感器，感知周圍信息并做出判斷，但這些傳感器卻都有自身的極限和限制。不久前，美國一輛特斯拉汽車與拖車相撞的事故，正是這樣的一個慘痛案例。

目前，高通等廠商在推動的未來無人駕駛技術(shù)，既有汽車自身的信息采集，也有汽車與汽車，乃至汽車與云端網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時通信交流，從而對汽車的無人駕駛進(jìn)行計(jì)算、判斷和實(shí)時調(diào)整，從而更加安全。

但在交通事故中，1秒鐘就可能決定生死。以現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，無法確保信息的及時傳輸。只有當(dāng)時延進(jìn)一步降低，甚至降到1毫秒以下，這種無人駕駛技術(shù)才能真正成熟，而5G網(wǎng)絡(luò)則有望帶來這樣的低時延。

（3）海量物聯(lián)網(wǎng)，比如下面這些：

與以手機(jī)為節(jié)點(diǎn)的移動互聯(lián)網(wǎng)不同，物聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)的需求有巨大差異。

過去，移動網(wǎng)絡(luò)對同時連網(wǎng)的終端數(shù)量，都有較大的限制。而在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，同時會有更多的傳感器和智能設(shè)備連網(wǎng)，但這些設(shè)備的功能大多非常單一，連網(wǎng)的頻率和流量需求，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于手機(jī)上網(wǎng)。

一個典型的例子是，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市領(lǐng)域中，有大量的公共設(shè)施計(jì)量需求，比如水表、電表和公共環(huán)境信息監(jiān)測等，都通過各種傳感器采集環(huán)境信息數(shù)據(jù)。

因?yàn)闇y量的特殊性，這些傳感器往往成本很低，可能一周甚至一個月才連1次網(wǎng)，部署以后多年都不需要替換，甚至需要部署在地下或相對封閉的室內(nèi)環(huán)境中，無線信號很容易衰落，這要求物聯(lián)網(wǎng)的連接非常節(jié)能，而且有非常深度的覆蓋。

所以，在海量物聯(lián)網(wǎng)方面，5G也支持更多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，以更低的功耗接入網(wǎng)絡(luò)，甚至可以實(shí)現(xiàn)100萬個終端同時連網(wǎng)，而聯(lián)網(wǎng)終端的電池續(xù)航，也可以長達(dá)5至10年。

3

綜上所述，在性能方面，5G將實(shí)現(xiàn)更大的帶寬，更低的時延，以及更多的網(wǎng)絡(luò)連接。

要同時實(shí)現(xiàn)這些突破， 5G將成為一個超級復(fù)雜的通信系統(tǒng) ，對連接技術(shù)有著極高的要求。

在此之前，LTE已經(jīng)在兼容Wi-Fi、2/3G技術(shù)同時，同時支持了超過50個頻段、約200個載波聚合組合，乃至超過2000種調(diào)制解調(diào)器特性等。

而未來的5G網(wǎng)絡(luò)，將需要支持更多樣的場景，更廣泛的應(yīng)用，更多的頻段和更先進(jìn)的技術(shù)。比如，5G將同時使用更多的頻段，以全面滿足增強(qiáng)型移動寬帶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng)的需求。

其中，1GHz以下的頻率，擁有更遠(yuǎn)覆蓋距離，面向海量物聯(lián)網(wǎng)；1GHz至6GHz的頻率，支持更大的帶寬，面向增強(qiáng)型移動寬帶和關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)；6GHz以上的頻率如毫米波，可以實(shí)現(xiàn)極致帶寬，面向更短程的極致移動寬帶。

這帶來的頻率資源提升有多少？看下面這張圖這知道了：

這么多不同的技術(shù)、不同的部署方式，不同的技術(shù)模式，最終都要在同一張網(wǎng)絡(luò)中、在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)架構(gòu)中全部實(shí)現(xiàn)。

這就是5G。

4

值得注意的是，5G與現(xiàn)有通信技術(shù)并非簡單的替代關(guān)系。

嚴(yán)格意義上來講，它是LTE演進(jìn)技術(shù)與5G新空口（NR）標(biāo)準(zhǔn)的融合體。

從技術(shù)演進(jìn)上，業(yè)界公認(rèn)的是LTE會跟5G齊頭并進(jìn)，即它會按照自有的模式繼續(xù)向前發(fā)展。在這點(diǎn)上，Qualcomm高級研發(fā)總監(jiān)及中國研發(fā)中心負(fù)責(zé)人侯紀(jì)磊博士就曾表示，在5G初期組網(wǎng)及將來整個網(wǎng)絡(luò)向5G平滑過渡的階段，即5G初期產(chǎn)品形態(tài)上，5G和4G應(yīng)該是一種雙連接的模式。該模式的好處在于，在5G初期由于很多4G系統(tǒng)的覆蓋已經(jīng)很完備，因此4G可以做為基礎(chǔ)層，而5G則作為系統(tǒng)的增強(qiáng)層，可以保證用戶的體驗(yàn)有更好的提升。但當(dāng)將來5G覆蓋做得足夠好的時候，5G就會作為獨(dú)立組網(wǎng)得到更好的發(fā)展。

事實(shí)上，中興通訊此前提出的Pre 5G概念，正是將大規(guī)模MIMO等5G階段的關(guān)鍵性技術(shù)，在LTE中提前商用，這樣，運(yùn)營商就能提前實(shí)現(xiàn)更好的用戶體驗(yàn)，并在2018年5G新空口敲定后，更快地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑升級。

另有一個例子就是高通今年年初發(fā)布的基帶產(chǎn)品X16 LTE調(diào)制解調(diào)器，不但支持最多四個下行載波聚合、兩個上行載波聚合，以及從2G到4G的3GPP協(xié)議下所有授權(quán)頻譜，更已達(dá)到1Gbps的驚人下載速度，成為全世界首款千兆級別LTE芯片組。

業(yè)界普遍認(rèn)為，驍龍X16"像光纖一樣"的速度，不僅模糊了有線和無線寬帶的界限，更代表了邁向5G的重要一步。

5

當(dāng)前，5G無論空口，關(guān)鍵技術(shù)，還是商業(yè)進(jìn)程，都已經(jīng)不斷提速。

比如毫米波技術(shù)。

毫米波不但能帶來足以支持?jǐn)?shù)千兆比特每秒（Gbps）數(shù)據(jù)傳輸速率的帶寬，還可提供利用極密的空間復(fù)用度以增加容量的機(jī)會，但因?yàn)閭鬏敁p耗較高，只要受到建筑、人、植物，甚至是雨滴阻擋，就可能影響數(shù)據(jù)傳輸，所以應(yīng)用一直受到限制。

而現(xiàn)在，高通不但已經(jīng)實(shí)現(xiàn)支持32天線陣的60GHz毫米波芯片組商用，而且已經(jīng)率先在今年的MWC上展示了28GHz毫米波技術(shù)的移動化演示。這意味著，即使設(shè)備移動，在某一個方向被租擋，甚至射頻信道條件發(fā)生變化，毫米波通信依然能夠確保暢通。

而5G空口也有進(jìn)展。

比如，就在今年7月的上海通信展上，高通和中移動在業(yè)內(nèi)首次共同公開演示了在6GHz以下頻段運(yùn)行的5G NR原型機(jī)，不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)千兆比特的速度，而且重新定義了幀架構(gòu)，將上下行信號放在了同一個幀中，實(shí)現(xiàn)非常低的毫秒級延時。

而在實(shí)驗(yàn)網(wǎng)與商用部署上，運(yùn)營商的路線圖也已經(jīng)逐漸明晰。

以中國運(yùn)營商為例，中國移動的大規(guī)模天線3D-MIMO計(jì)劃也已經(jīng)展開小規(guī)模試驗(yàn)，有望于今年年底具備商用能力。在2016年底到2017年底，中國移動將與廠商共同展開各種5G系統(tǒng)概念驗(yàn)證，主要目的是對5G產(chǎn)品架構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證，對產(chǎn)業(yè)瓶頸進(jìn)行突破。

而中國聯(lián)通則已明確面向5G的4G演進(jìn)方向的關(guān)鍵技術(shù)，并制定5G發(fā)展行程表。在今年年底，中國聯(lián)通計(jì)劃完成5G端到端網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)布局，并建設(shè)5G Open Lab來滿足5G業(yè)務(wù)演示和單點(diǎn)技術(shù)性能驗(yàn)證。到明年，要基于5G Open Lab完成5G實(shí)驗(yàn)室環(huán)境建設(shè)，完成5G無線、網(wǎng)絡(luò)、傳輸及安全各關(guān)鍵技術(shù)研究。2018年，中國聯(lián)通計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)室完成5G關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，并完成聯(lián)通5G建設(shè)方案。2019年，計(jì)劃能夠完成5G外場組網(wǎng)驗(yàn)證。2020年，完成聯(lián)通5G網(wǎng)絡(luò)商用目標(biāo)。

中國電信也根據(jù)自身的轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，制定了高低頻段協(xié)同的5G發(fā)展策略，以中低頻為基礎(chǔ)，高頻為補(bǔ)充，同步開展研究驗(yàn)證，合力促進(jìn)5G落地應(yīng)用，并依據(jù)低頻和高頻兩個頻段，分別提出從2016-2018，2018-2020，能讓2020-2025的三個階段發(fā)展計(jì)劃。

多家市場機(jī)構(gòu)預(yù)測，根據(jù)工信部部署，以及目前三大運(yùn)營商積極布局5G的狀況看，三大運(yùn)營商有可能在2018年就展開5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。

【歡迎掃描微信二維碼，關(guān)注科技雜談（keji_zatan）】