仅仅是提高网速？你太小看5G了

我是MT

[导读] 初次体验4G网络的用户通常会发出这样的感叹：“4G真快，感觉比3G要快很多”。的确，相比3G时代的上网速度，4G确实快了数倍；但你能想象吗？有一种技术比当前的4G速度还要快100倍！没错，这就是未来的5G——第五代移动通信技术。
关键词：5G车联网物联网

　　初次体验4G网络的用户通常会发出这样的感叹：“4G真快，感觉比3G要快很多”。的确，相比3G时代的上网速度，4G确实快了数倍；但你能想象吗？有一种技术比当前的4G速度还要快100倍！没错，这就是未来的5G——第五代移动通信技术，每秒下载速度可达10Gb，而其带来的不仅仅是上网速度的提升，还将带来众多前所未有的体验。准备好了吗？下面就随我们一起来认识5G，并提前感受5G时代的魅力吧！
　　一个关键的时间点：2020年
　　首先需要强调的是，5G（fifth-Generation），即第五代移动通信技术，目前尚无真正的标准，因此当前所说的“5G”只能看做是 4G/LTE+下一步演进的代名词。然而在移动通信技术领域，技术先行已经成为“惯例”，在真正的标准尚未确定之前，各大组织、厂商已经开始展开行动：
　　2009年，已有设备厂商开启5G相关的早期技术研究，并已于2011年和2012年展示了峰值速率达50Gbps的5G原型机基站。
　　2012 年，ITU（国际电信联盟）启动了5G标准化前期研究及发展规划，用3年时间进行需求愿景研究和未来技术趋势研究；同时在2015年11月之前进行频谱需求及候选频段研究；并在2015年中启动5G标准化流程，2017年底或2018年初启动候选技术方案征集，力争在2020年完成5G标准制定。
　　2013 年2月，欧盟宣布，将拨款5000万欧元，加快5G移动技术的发展，计划到2020年推出成熟的标准。与此同时，其将借助 5G PPP（5G Infrastructure Public-Private Partnership，5G基础设施公私合作伙伴关系）的力量步入 5G研发阶段。具体三个阶段，2014-2016年为基础研究以及愿景建立阶段，2016-2018年为系统优化和预标准化阶段，2018年-2020年为规模试验和初期标准化阶段。
　　2013年5月，又有厂商表示已率先开发出了首个基于5G核心技术的移动传输网络——在28GHz频段的下行速率达到了1Gbps，并计划于2020年开始商用该网络。
　　通过上述介绍我们不难发现，要等到2020年5G标准才有可能正式推出，在此期间，需求与愿景调查，频谱选择与确定，以及候选技术PK将是主旋律。
　　时代变化 对5G提出“硬需求”
　　回顾移动通信技术的发展，80年代，语音业务是新兴需求，因此基于模拟蜂窝技术的1G应运而生；随后到了90年代，语音业务需求量与日俱增，此时，数字技术取代模拟技术已经成为必须，而基于以时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）技术为主的数字蜂窝技术，使得2G（GSM）进一步提高了语音通话的质量，提高了频谱利用效率，同时降低了组网成本，满足了90年代新业务（语音和短信）的需求。

　　

　　需求推动移动技术演进（图片来自百度文库）

　　进入21世纪，多媒体应用逐渐成为主流，“移动宽带”需求到来，以码分多址（CDMA）为主要特征的3G的出现，很好地支持了数据和多媒体业务；而最近两年，移动互联网又全面兴起，“移动宽带”需求进一步提升，以正交频分复用（OFDM）和多入多出（MIMO）为主要特征的4G成为了支持宽带数据和移动互联网业务的关键。
　　可以看到，是需求推动了移动技术的发展。因此虽然当前5G标准仍遥遥无期，但考虑到未来车联网、物联网带来的庞大终端接入、数据流量需求，以及种类繁多的应用体验提升需求等，关于5G的一些“硬需求”已经提前得到了业界的广泛认可。包括在容量方面，5G相比 4G将实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在传输速率方面，典型用户数据速率提升10到100倍，峰值传输速率可达10Gbps；在延迟方面，端到端时延比4G缩短5倍；而在可接入性方面，可联网设备的数量增加10到100倍；此外，在可靠性方面，低功率MMC（机器型设备）的电池续航时间将增加 10倍。
　　抓住5G机遇 掌控移动通信未来
　　相信大家都听过这样一句话，“三流企业做产品，二流企业做品牌（或服务），一流企业做标准”，标准的重要性不言而喻。但从1G到4G时代，我国通信行业更多的是在扮演“参与者”的角色，即处于“技术输入”的被动地位，而想要改变这一点，就必须抓住5G标准这个机遇，掌控5G技术未来的走向、未来的价值重心，最终手握开启5G时代的“金钥匙”，掌控移动通信未来。
　　为此，2013年2月，中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合成立了IMT-2020（5G）推进组。该推进组成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构，旨在聚合中国产学研力量、推动中国第五代移动通信技术（标准化）研究和开展国际交流与合作。
　　2014年5月，IMT-2020（5G）推进组发布了第一份5G白皮书——《5G愿景与需求白皮书》。该白皮书指出，5G需要具备比4G更高的性能，支持0.1-1Gbps的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数十Tbps的流量密度，每小时500Km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。即提出了六大关键性能指标，包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和用户峰值速率，其中用户体验速率是指真实网络环境下用户可获得的最低传输速率。
　　与此同时，该白皮书还指出，5G需要大幅提高网络部署和运营的效率，相比4G，频谱效率要提升5-15倍，能效和成本效率提升百倍以上。

　　

　　5G愿景与需求（图片来自IMT官网）

　　通过对比不难发现，我国的“5G愿景与需求”相比ITU等提出的“硬需求”更加全面和细化。正如上图所示，红花绿叶相辅相成——其中5G的六大性能指标体现了5G满足未来多样化业务与场景需求的能力；而三个效率指标，则是我国实现5G可持续发展的基本保障。


　　运营商、设备商：正在行动
　　面对技术的快速发展和超越技术发展速度的新业务需求，目前我国的三大运营商正在积极参与5G的研发。而在设备商方面，华为、中兴、大唐、上海贝尔等同样为 5G的发展贡献着力量。以华为为例，早在2009年其已经开始了5G相关的早期技术研究，并分别于2011年和2012年展示了业界领先的峰值速率达 50Gbps的5G原型机基站，随后又推出了创新的5G基站Ultra Node原型机和 “No Cell”的接入网架构概念；而目前华为已经在全球9 个地域建立5G的创新研究中心（计划到2018年至少投入6亿美金用于5G的研究和创新），同时对5G提出了更高的要求——5G基站网络能力要达到4G的 1000倍，移动数据传输率达到10Gbps的级别，并且传输延迟不超过1毫秒等等。
　　未来的5G正式标准将会是由一系列的专利标准共同构成，因此可以预计，在IMT-2020（5G）推进组及其成员的共同努力下，不仅将推动我国5G技术的发展，还将让我们在全球移动通信领域拥有更多话语权！
　　5G面临的挑战：频谱资源紧缺
　　在移动通信领域，频谱资源是推动产业发展的核心资源。相信大家在2014年都听到过小灵通退网的消息，其目的就是为运营商4G频谱加快让道；而其实小灵通退网也只能“腾”出来的1900MHz-1920MHz共20MHz频率，但就如此“窄”的频谱，依然成为了运营商眼中的必争之地，可见4G时代的频谱资源有多紧张。当然，这一问题到了5G时代将变得更加严重（因此特别强调提升频谱效率），因此其也成为了各国、各标准组织首要考虑的问题。

　　

　　1-4G频谱分布示意图

　　具体到我国来说，预计2020年频谱需求为1490MHz-1810MHz；再考虑到未来IMT潜在候选频段主要包括3300-3400MHz、 4400-4500MHz、4800-4990MHz以及3400-3600MHz等。因此我国的5G频谱很可能是低频段加上可能的高频段的组合，对此，IMT的规划是首先重点考虑6GHz以下潜在候选频段（2015年），下一步再考虑6GHz以上高频段（2019年以后）。
　　其中在低于 6GHz的5G候选频谱中，已经用于IMT的频段可通过re-fanning用于5G；而如700MHz，3.5GHz这些已划分给IMT但尚未使用的频谱则应尽快推动商用进程。此外，需要强调的是，在WRC-15（2015年世界无线电通信大会）上可能将划分给IMT的频谱也应尽量争取，如 3300-3400MHz、4400-4500MHz、4800-4990MHz频谱等。
　　而对于高于6GHz的5G候选频谱，首先要结合信道测量验证6GHz毫米波用于移动通信的可行性，然后再做出选购建议。（PS：越高的载波，信号的传输距离越短，基站的覆盖面积也就越小，因此低频谱更有利于建设5G网络）
　　更多的技术挑战

　　

　　未来的5G网络很可能是一个多业务、多接入技术、多层次覆盖的系统，如何将这些有机的融合并合理利用，为用户提供最佳的业务体验，为运营商提供最强的网络能力等，是首要的技术挑战；与此同时，支撑5G的新传输技术与组网方式，将带来设备实现复杂度，设备研发成本，网络建设和运营维护等全新挑战；而基于统一的通信协议标准设计，支持广泛的业务灵活性，对未来IMT系统协议和技术设计都带来挑战。
　　此外，2020年的5G移动终端很可能要支持5-10个甚至更多的、不同的无线通信技术，这对于芯片的设计、功耗、待机时间等等，同样是不晓得挑战；再考虑到网络虚拟化技术、SDN、NFV等等正在掀起传输网络架构的革命，无线移动通信网络如何适应未来业务应用也需要进一步地探讨和研究。当然，现在的5G还年轻，相信在整个产业的共同推动下，这些挑战都将会在未来几年得到解决！
　　畅想未来：5G时代的创新体验！
　　5G时代，我们的生活将会发生怎样的变化？现在就随我们一起来畅想一下吧！
　　随时随地看4K视频：so easy！
　　首先可以肯定的是，由于5G时代的上网速度至少超越了当前光纤宽带的上网速度，因此如今你在家中的各种上网应用，在5G时代的移动终端上均可轻松实现且体验更佳。比如随时随地看超清（4K）视频，随时随地进行4K视频会议，随心所欲的极速下载等等（或许那时已经不在需要下载了）。
　　全球漫游：再度实现
　　其实早在2G时代，全球漫游就已成功实现；然而到了3G时代，由于各种制式限制的问题，使得3G全球漫游又遇到了各种问题；进入4G时代，随着VoLTE的推广和普及，该问题将有望得到解决；而到了5G时代，单一制式的标准将使全球漫游不再是问题（而且5G向下兼容4G）。
　　怎么样，刚刚介绍的两个5G时代的应用有吸引力吗？好像感觉不是很给力吧？那么接下来介绍的5G时代“杀手级”应用你绝对不能错过！
　　车联网时代：自动驾驶成为可能　　为什么在4G时代，车联网或者是自动驾驶没有真正普及开来呢？其背后的主要原因就是4G的延迟表现还不够理想——无法满足自动驾驶中的安全需求（即刹车反应时间过长）。而到了5G时代，延迟将降至1毫秒以内，这将使得刹车反应时间内车辆的行驶距离不超过20厘米，真正满足安全驾驶的需求，也让自动驾驶成为可能。　　物联网时代：信息随心至，万物触手及
　　2020年，物联网时代或将真正开启——5G将渗透到未来社会的各个领域，以用户为中心构建全方位的信息生态系统；其将使信息突破时空限制，提供极佳的交互体验，为用户带来身临其境的信息盛宴；5还将拉近万物的距离，通过无缝融合的方式，便捷地实现人与万物的智能互联。就如同IMT- 2020（5G）推进组的愿景一样：信息随心至，万物触手及！　　5G时代：值得期待！
　　其实上述的种种畅想，仅仅是我们以现阶段的需求来勾勒出的未来应用场景，相信随着5G时代的真正到来，我们对于5G的应用需求还会发生变化，或者又将开始畅想6G时代。但可以肯定的是，随着5G技术的成熟与应用，我们的未来生活必将变得更加精彩，更加值得期待！