【PConline 雜談】最近高通將發(fā)布5G技術(shù)的芯片，5G配套設(shè)備、技術(shù)也逐漸進入商用階段。不知道有多少小伙伴在期待5G技術(shù)的到來，當(dāng)然其中也包括我，甚至很多人愿意為了5G網(wǎng)絡(luò)延遲更換自己手機。在這5G全面商業(yè)化的前夜，5G承載了太多人期望。如果你也是這里面的一員，那可能這一篇文章要讓你失望了，其實5G技術(shù)的出現(xiàn)主要的服務(wù)對象并不是手機，而是為了更好的服務(wù)智能物聯(lián)和VR等設(shè)備，對于工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面的提升也很巨大，就是大家看好的手機提升并不明顯。
首先我們要知道，雖然前面我們從1G-4G我們的應(yīng)用場景都是手機，而且針對的也是手機應(yīng)用，但是5G卻是不一樣的存在。5G技術(shù)解釋為第五代移動通信技術(shù)，作為4G技術(shù)的向后延伸，這個新一代通信技術(shù)將會逐漸應(yīng)用到各個領(lǐng)域和場景。5G技術(shù)將會構(gòu)建起一個新的以用戶為中心的信息生態(tài)系統(tǒng)，比起目前4G技術(shù)，這個信息生態(tài)系統(tǒng)將會更全面，而且也會更深入滲透到個人生活的方方面面。
首先來了解一下5G和其他G：5G提升巨大
我們來回顧一下移動通信發(fā)展歷程，每一代的移動通信系統(tǒng)都有一個非常具有標(biāo)識性的指標(biāo)對各代進行區(qū)分，而核心關(guān)鍵技術(shù)對其進行定義。再前面的BB機的時代我們就不詳細去了解了，我們就從我們能夠?qū)崿F(xiàn)無線語音通話開始。
在1G通信時代（主要技術(shù)特征：頻分多址FDMA），只能提供模擬語音業(yè)務(wù)，也就是只能打電話。2G/2.5G通信時代（主要技術(shù)特征：時分多址TDMA），能夠提供較好的數(shù)字語音和低速率數(shù)據(jù)服務(wù)，也就是我們可以實現(xiàn)手機打電話/發(fā)短信（2.5G才實現(xiàn)低速率上網(wǎng)，也是就是差不多我們當(dāng)年的每個月30M/5元的時代）。而到了3G通信時代（主要技術(shù)特征：碼分多址CDMA）也是我們真正進入互聯(lián)智能機的時代，網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)一般帶寬（理論帶寬：2Mbps~10Mbps）上網(wǎng)服務(wù)，08年12月31日我國宣布啟動3G牌照發(fā)放，3G智能手機開始出現(xiàn)在大家的手中。4G通信時代（主要技術(shù)特征：正交頻分多址OFDMA）也正是我們現(xiàn)在正所處在的時代，從3G到4G，可能大家感受沒有前幾代通信技術(shù)的跨越的差別那么大，也許是因為4G的出現(xiàn)僅僅是將無線通信的帶寬提升的原因（理論峰值：100Mbps~1Gbps）。
那5G呢？在很多人的印象中，可能5G就是網(wǎng)速更快、延遲更低。的確5G比其4G有更高的性能，有更大的帶寬和更低的延遲，但這僅僅是5G特性中很小的一部分。5G網(wǎng)絡(luò)支持0.1～10Gbps的用戶體驗速率和比4G低得多的時延，5G理論端到端時延為1ms，是4G的幾十分之一。除此之外，5G還擁有100萬/Km2的連接密度、10Tbps/Km2的流量密度、500Km/小時以上的移動性和數(shù)10Gbps的峰值速率的優(yōu)勢。同時因為5G的頻譜的效率大幅度提升，相比4G提升5~15倍，整個無線通信網(wǎng)絡(luò)的運營效率和能效比得到大幅度提升。
5G應(yīng)用場景大改變：智聯(lián)、VR等才是主角
了解了5G與4G的區(qū)別，可能只是覺得5G僅僅只是無線通信的又一次提升，就像3G到4G的變化一樣，但正所謂量變引起質(zhì)變。用戶體驗速率提升、連接數(shù)密度提升和更低的時延為5G與4G區(qū)別最基本的三個性能指標(biāo)，而這一次的提升讓無線通信不再局限于手機通訊和網(wǎng)絡(luò)連接，手機成為5G應(yīng)用場景中很小的一部分。
根據(jù)國際電信聯(lián)盟 ITU-RWP5D 第 22 次會議給出的定義，未來5G主要服務(wù)于三大場景：1）增強型移動寬帶eMBB，下載速率理論值將達到每秒10GB，是當(dāng)前4G理論傳輸速度的10倍；2）超高可靠與低時延的通信uRLLC，5G的理論延時是1毫秒，是4G延時的幾十分之一，基本達到準(zhǔn)實時水平；3）大規(guī)模機器類通信mMTC，5G單通信小區(qū)可以連接的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量理論值將達到百萬級別，是4G的十倍以上。具體包括：Gbps級別移動寬帶數(shù)據(jù)接入、智慧家庭、智能建筑、語音通話、智慧城市、三維立體視頻、超高清晰度視頻、云工作、云娛樂、增強現(xiàn)實、行業(yè)自動化、緊急任務(wù)應(yīng)用、自動駕駛汽車等。
1）增強型移動寬帶eMBB
主要面向局部熱點區(qū)域，為用戶提供極高的數(shù)據(jù)傳輸速率，滿足網(wǎng)絡(luò)極高的流量密度需求。1~10Gbps用戶體驗速率、數(shù)10Gbps峰值速率和數(shù)10Tbps/Km2的流量密度需求是該場景面臨的主要挑戰(zhàn)。簡單來說就是辦公、日常使用，相當(dāng)于一個高速無線寬帶使用。包括賽事轉(zhuǎn)播、VR增強現(xiàn)實、三維立體視頻等等，一些以往我們無法通過移動通信解決的事可以通過5G的方式進行解決。
2）超高可靠與低時延的通信uRLLC
主要面向車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制等垂直行業(yè)的特殊應(yīng)用需求，這類應(yīng)用對時延和可靠性具有極高的指標(biāo)要求，需要為用戶提供毫秒級的端到端時延和接近100%的業(yè)務(wù)可靠性保證。未來輔助駕駛甚至自動駕駛會需求這樣的連接，包括現(xiàn)在國內(nèi)外正在實現(xiàn)的自動駕駛技術(shù)，都需要有一個可靠低時延的網(wǎng)絡(luò)支撐。同時以醫(yī)療為例，5G出現(xiàn)讓VR遠程醫(yī)療成為可能，這也是5G的一個重要應(yīng)用，可以成為醫(yī)療資源分布不均的一個重要解決途經(jīng)。
3）大規(guī)模機器類通信mMTC
主要面向工農(nóng)業(yè)環(huán)境5G網(wǎng)絡(luò)將實現(xiàn)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)，人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間將更高效地相互連接和作用。例如未來的農(nóng)場會采用精準(zhǔn)灌溉的理念，對作物的每一階段的生長過程及所處環(huán)境現(xiàn)狀實現(xiàn)數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化監(jiān)控，并實時反饋數(shù)據(jù)給農(nóng)場主。通過數(shù)據(jù)的計算與分析，成千上萬棵植物實現(xiàn)個性化的灌溉方式，獲得最優(yōu)的生長環(huán)境。
而隨后的IMT-2020（5G）會議從移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的角度對大規(guī)模機器類通信mMTC進行了細分，融合5G增強型寬帶的穩(wěn)定和低延時的特征之后，分為了：連需廣域覆蓋場景和低功耗大連接場景。
（1）連續(xù)廣域覆蓋場景
是移動通信最基本的覆蓋方式，以保證用戶的移動性和業(yè)務(wù)連續(xù)性為目標(biāo)，為用戶提供無縫的高速業(yè)務(wù)體驗。該場景的主要挑戰(zhàn)在于隨時隨地（包括小區(qū)邊緣、高速移動等惡劣環(huán)境）為用戶提供100Mbps以上的用戶體驗速率。這是和我們目前使用環(huán)境最相關(guān)的使用場景，在這個場景下我們使用的是手機、PC等移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
（2）低功耗大連接場景
主要面向智慧城市、環(huán)境監(jiān)測、智能農(nóng)業(yè)、森林防火等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標(biāo)的應(yīng)用場景，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接等特點。這類終端分布范圍廣、數(shù)量眾多，不僅要求網(wǎng)絡(luò)具備超千億連接的支持能力，滿足100萬/Km2連接數(shù)密度指標(biāo)要求，而且還要保證終端的超低功耗和超低成本。
所以從國際電聯(lián)的對于5G定下的基本方向來看，手機等移動端設(shè)備在5G時代中僅僅占據(jù)的是很小的一部分。5G主要面向的使用場景是未來的增強現(xiàn)實VR、萬物智能物聯(lián)方面，實現(xiàn)智慧家庭/城市、工業(yè)/農(nóng)業(yè)智慧化和自動化、VR增強現(xiàn)實應(yīng)用、自動駕駛等等。
5G商用目前存在的問題
高頻信號難走進室內(nèi)
曾有人說“5G未來將取代WiFi”，其實這事實現(xiàn)起來還是挺麻煩的。因為5G一個重要的實現(xiàn)場景是增強型移動寬帶eMBB，這是大家傳5G未來取代WiFi的根據(jù)來源。的確5G信號是全頻譜的信號，但為了實現(xiàn)增強型移動寬帶eMBB，那么需要的就是高頻段的信號進行傳輸數(shù)據(jù)。
無線電技術(shù)的原理在于，導(dǎo)體中電流強弱的改變會產(chǎn)生無線電波。利用這一現(xiàn)象，通過調(diào)制可將信息加載于無線電波之上。當(dāng)電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化又會在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。 通過解調(diào)將信息從電流變化中提取出來，就達到了信息傳遞的目的。頻率越高波長越短，饒射（衍射效果）能力越弱，但穿透能力（不變方向）越強，信號穿透會損失很大能量，所以傳輸距離就可能越近，頻率越高在傳播過程的損耗越大。翻譯成大白話就是，高頻信號可以獲得大帶寬，但是因為指向性太強，所以區(qū)域覆蓋能力很差，這也是低頻段信號一直是各大運營商爭取的優(yōu)質(zhì)頻段的原因。
高頻信號覆蓋差、多基站帶來的成本上升和信號干擾
高頻覆蓋差那怎么能達到好的信號覆蓋呢？解決辦法就是多建基站。關(guān)于5G資費問題，升是不能升的，但是5G建設(shè)投資確實大，怎么解決這個矛盾呢？在5G覆蓋初期，網(wǎng)絡(luò)部署會主要利用現(xiàn)有4G基站資源，為的是實現(xiàn)從4G到5G非常平滑演進過程。但這僅僅只是在初期，基站總是要更新的，而且高頻信號覆蓋問題總是需要解決的。
這時候Massive MIMO（大規(guī)模分布式天線）被提出來了。Massive MIMO（大規(guī)模分布式天線）可大幅提升頻譜效率、容量以及覆蓋范圍。然而，這并不意味著Massive MIMO就是完美的，主要是體現(xiàn)在天線會更大更重，鐵塔可能無法承受負荷，不僅如此，還需進行功率升級和回傳升級，可適用于一些站點，但卻無法為所有的站點部署Massive MIMO，因為這非常不經(jīng)濟。運營商多雞賊啊，所以在一般低頻段覆蓋層會采用4T4R，中頻段容量層采用8T8R或64T64R，毫米波高頻段采用128*128或更高階的Massive MIMO。
所以真的需要高速網(wǎng)絡(luò)還需要小基站的高頻信號進行全面覆蓋，也就是建更多的基站，真正實現(xiàn)高速無線網(wǎng)絡(luò)全面覆蓋。運營商在考慮5G全覆蓋時，通常會用低頻段做覆蓋層，中頻段做容量層，毫米波高頻段做高容量層（熱點）。好嘛基站建多了，問題又來了，那就是基站之間的信號干擾問題。好在國內(nèi)也就三大運營商，頻譜資源分一分大家都很富裕的頻譜資源。以中國移動為例，中國移動采用的就是大小基站異頻運作的方式來降低干擾問題，因為頻率不同的關(guān)系，這種方式能很大程度上避免大小基站相互干擾，不過不代表干擾就一點都不存在了。
PConline 總結(jié)
通過5G網(wǎng)絡(luò)我們可以實現(xiàn)低成本的萬物智聯(lián)、自動駕駛的高速穩(wěn)定智能通信、VR娛樂和遠程醫(yī)療、工業(yè)自動智能化等等。而手機5G僅僅只是5G技術(shù)使用中太小太小的一部分了，甚至手機從4G到5G提升并沒有3G到4G的那么大。無論從5G技術(shù)最初定下的目標(biāo)還是未來實現(xiàn)的應(yīng)用場景來看，即使有了更快的網(wǎng)速也不是為了手機而服務(wù)，想著等著5G再換手機的小伙伴可以考慮可以不用等了。
如果說3G時代開啟了移動端流量的大門，那4G就是開啟了移動視聽時代，各大視頻網(wǎng)站基本都是在2016-2017年首次實現(xiàn)移動端流量超過PC端。而與以往3G、4G技術(shù)升級主要為手機等移動設(shè)備服務(wù)的目的不同，5G技術(shù)的升級讓消費級的無線通信產(chǎn)生了質(zhì)的變化。5G的技術(shù)本質(zhì)并不是讓我們可以獲得更快的網(wǎng)絡(luò)，而是通過低時延、高穩(wěn)定性等一系列的性能提升讓我們得到以往3G、4G所不具備的能力，這種能力可以實現(xiàn)很多應(yīng)用，這也是一種典型的量變引起質(zhì)變。5G更多的是為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、云計算、自動駕駛等實現(xiàn)萬物智慧互聯(lián)而出現(xiàn)，與其期待提升不大的5G手機，還不如多期待一下未來在信息“零”時延體驗、千億設(shè)備智能互聯(lián)之下能獲得低成本高質(zhì)量的服務(wù)和產(chǎn)品。
（正文已結(jié)束）
推薦閱讀：翻譯筆
免責(zé)聲明及提醒：此文內(nèi)容為本網(wǎng)所轉(zhuǎn)載企業(yè)宣傳資訊，該相關(guān)信息僅為宣傳及傳遞更多信息之目的，不代表本網(wǎng)站觀點，文章真實性請瀏覽者慎重核實！任何投資加盟均有風(fēng)險，提醒廣大民眾投資需謹(jǐn)慎！
