目前，我國4G用戶數(shù)已達7.7億，卻隨著提速降費政策的推進，這一數(shù)字還在持續(xù)增長，速度也從3G的3.9M提升至4G的11.9M，既然市場一片大好，為何都在鋪天蓋地的宣傳5G？從手機屏幕分辨率來看，除了索尼的4K以外，其它品牌也都在徘徊在2K或1080P之間，以4G現(xiàn)有速度完全可以支撐，真的需要速度更快的5G嗎？究竟是剛需還是另一場圈錢有戲？
莫非又是一場圈錢游戲?4G這么好何必催我換5G
你所知道的是5G速度更快，卻不知作為一個端到端的生態(tài)系統(tǒng)，5G志在打造一個全移動和全連接的社會，比起2/3/4G更多聚焦于技術(shù)，5G則志在“端到端”的系統(tǒng)構(gòu)架。不僅如此，5G還將實現(xiàn)電信的軟/硬件分離，并引入IT數(shù)據(jù)中心所采用的云化和虛擬化的概念。簡而言之，5G將運用各種技術(shù)滿足和支持持續(xù)變化的生態(tài)和商業(yè)模式。
5G是啥？老生常談
先來說說容量。5G的容量是4G的1000倍，峰值速率在10Gbps-20Gbps，根據(jù)“容量=帶寬x頻譜效率x小區(qū)數(shù)量”的計算公式，要提升容量可以加帶寬，提高頻譜效率，或是增加小區(qū)數(shù)量。但是吧，增加小區(qū)數(shù)量就要加建更多基站，費用可觀；加頻譜帶寬，國外很多運營商的頻譜資源都要拍賣獲得，也不省錢；因此，相比之下，運營商更喜歡通過提升頻譜效率從而提升容量。
1ms時延。我們說5G的目標(biāo)是將端到端的時延控制在毫秒級。感覺太抽象？來一組數(shù)字：LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部時延小于20ms（不考慮重傳，且要是ping外部服務(wù)器，時延通常在40-50ms以上），光纖的傳播速度是200公里/ms，而5G在應(yīng)對時延超敏感用例時要求接入網(wǎng)時延不超過0.5ms，即5G數(shù)據(jù)中心與5G基站間的物理距離不能超過50公里。
為此，不得不考慮在接入網(wǎng)引入移動邊緣計算、邊緣數(shù)據(jù)中心，就是將以前核心網(wǎng)和應(yīng)用網(wǎng)的一些功能下沉到接入網(wǎng)，這與電信網(wǎng)絡(luò)一直秉承的中心化概念無疑是背道而馳。但獲得低時延的同時，還可將更多的互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容攬入電信網(wǎng)絡(luò)中。時延是一種什么體驗？這么說吧，2s時延足以讓你上網(wǎng)的心情瞬間石化，100ms時延你能感覺到上網(wǎng)偶爾有斷續(xù)。
4G夠用5G又強在哪？
對于5G，業(yè)界普遍認為它將在無人駕駛汽車、VR 以及物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。與4G相比，5G是全方位的提升，具備高性能、低延遲以及高容量特性。當(dāng)然，這些優(yōu)點主要體現(xiàn)在毫米波、小基站、Massive MIMO、全雙工以及波束成形這五大技術(shù)上。
如同道路上行駛的車輛多了會導(dǎo)致?lián)矶乱粯樱?dāng)連網(wǎng)設(shè)備數(shù)量越來越后，頻譜也會出現(xiàn)資源稀缺問題。目前而言，我們還只能在較狹窄的頻譜上共享有限的帶寬，很大程度的影響了用戶的使用體驗。若要增加無線傳輸速率，要么增加頻譜利用率，要么增加頻譜帶寬，而5G所使用的毫米波（26.5～300GHz）就是通過第二種方法（增加頻譜帶寬）提升速率。以28GHz頻段為例，其可用頻譜帶寬為1GHz，而60GHz頻段每個信道的可用信號帶寬則為2GHz。
實際上，一直以來毫米波都只在衛(wèi)星和雷達系統(tǒng)上做應(yīng)用，此番也是首次開啟新的頻帶資源，現(xiàn)在已有運營商開始使用毫米波在基站之間進行測試。盡管毫米波穿透力較弱且衰減大，在高樓林立的環(huán)境下傳輸并不容易，但小基站卻能解決這一問題。
剛才說到的小基站，每個基站可從附近其它的基站接收信號并向任何位置的用戶發(fā)送數(shù)據(jù)。至于功耗問題，小基站不僅在規(guī)模上要遠遠小于大基站，功耗上自然也大大縮小。除了通過毫米波傳輸，5G基站還將擁有比現(xiàn)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站更多的天線，即Massive MIMO技術(shù)。
看到這里，或許你會說多天線會帶來更多干擾，至于這個問題波束成形可以很好的解決，控制天線陣列中的每根天線，讓其發(fā)出的每個電磁波的空間互相抵消或增強，形成一個波束而不是全向發(fā)射，將有限的能量集中在特定方向上進行傳輸，使得傳輸距離更遠，同時避免了信號干擾。與此同時，波束成形技術(shù)還能提升頻譜利用率，可同時從多個天線發(fā)送更多信息。
最后再來說說全雙工技術(shù)，指設(shè)備的發(fā)射機和接收機占用相同頻率資源同時進行工作，使得通信兩端在上、下行可以在相同時間使用相同的頻率，打破現(xiàn)有的頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）模式，是通信節(jié)點實現(xiàn)雙向通信的關(guān)鍵之一，也是5G高吞吐量和低延遲的關(guān)鍵所在。當(dāng)然，要實現(xiàn)這一愿景，還需克服電路板件設(shè)計、物理層/MAC層優(yōu)化以及對全雙工和半雙工之間動態(tài)切換的控制面優(yōu)化，和對現(xiàn)有幀結(jié)構(gòu)和控制信令的優(yōu)化問題。盡管5G還處在規(guī)劃和測試階段，但在整個行業(yè)的共同努力推進下，實現(xiàn)5G商用指日可待。
責(zé)任編輯：吳一波
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