代表下一代移動通信技術(shù)的5G 顛覆性比你想象的要多
5G的到來,或許將比所有人的預想,都來得更早一些。
本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/201610/310940.htm5G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速度快一些。
但事實遠非如此。
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。
代表下一代移動通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多
而預計將自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。
這是因為,5G是一個統(tǒng)一連接架構(gòu)、統(tǒng)一設(shè)計的,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,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。
在不同的場景下,網(wǎng)絡的連接有不同的性能需求。
因此,除了手機之外,業(yè)界為5G劃分出了三個主要的服務領(lǐng)域:增強型移動寬帶、關(guān)鍵業(yè)務型服務和海量物聯(lián)網(wǎng)。
(1)增強移動寬帶,比如下面這些:
代表下一代移動通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多
過去,這些業(yè)務大多只能通過固定寬帶網(wǎng)絡才能實現(xiàn),未來5G將讓它們移動起來。它們的特點是,需要盡可能大的帶寬,實現(xiàn)極致的流量吞吐,并盡可能降低時延。
目前,即使是最先進的LTE調(diào)制解調(diào)器,最快速率也只能達到千兆比特/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,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)絡只能崩潰堵塞。
(2)關(guān)鍵業(yè)務型服務,比如下面這些:
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這些業(yè)務對差錯的容忍度非常小,需要通信網(wǎng)絡非常穩(wěn)定;同時,它們對網(wǎng)絡時延也有更高的要求。
根據(jù)第三方網(wǎng)絡測試機構(gòu)OpenSignal的數(shù)據(jù),目前,不同網(wǎng)絡的端到端時延,基本上都在100毫秒的量級。
代表下一代移動通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多
過去,這個時延并不太影響我們的體驗。因為當網(wǎng)絡更多是服務于人,而人對時延的反應并不強。但未來,當5G網(wǎng)絡連接萬物,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)絡的實時通信交流,從而對汽車的無人駕駛進行計算、判斷和實時調(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,無法確保信息的及時傳輸。只有當時延進一步降低,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:
代表下一代移動通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多
與以手機為節(jié)點的移動互聯(lián)網(wǎng)不同,物聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡的需求有巨大差異。
過去,移動網(wǎng)絡對同時連網(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,也遠遠小于手機上網(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)。
因為測量的特殊性,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,甚至可以實現(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5至10年。
綜上所述,在性能方面,5G將實現(xiàn)更大的帶寬,更低的時延,以及更多的網(wǎng)絡連接。
要同時實現(xiàn)這些突破,5G將成為一個超級復雜的通信系統(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,將需要支持更多樣的場景,更廣泛的應用,更多的頻段和更先進的技術(shù)。比如,5G將同時使用更多的頻段,以全面滿足增強型移動寬帶、關(guān)鍵業(yè)務型服務和海量物聯(lián)網(wǎng)的需求。
其中,1GHz以下的頻率,擁有更遠覆蓋距離,面向海量物聯(lián)網(wǎng);1GHz至6GHz的頻率,支持更大的帶寬,面向增強型移動寬帶和關(guān)鍵業(yè)務型服務;6GHz以上的頻率如毫米波,可以實現(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:
代表下一代移動通信技術(shù)的5G,顛覆性比你想象的要多
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)絡中、在統(tǒng)一的設(shè)計架構(gòu)中全部實現(xiàn)。
這就是5G。
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。
嚴格意義上來講,它是LTE演進技術(shù)與5G新空口(NR)標準的融合體。
從技術(shù)演進上,業(yè)界公認的是LTE會跟5G齊頭并進,即它會按照自有的模式繼續(xù)向前發(fā)展。在這點上,Qualcomm高級研發(fā)總監(jiān)及中國研發(fā)中心負責人侯紀磊博士就曾表示,在5G初期組網(wǎng)及將來整個網(wǎng)絡向5G平滑過渡的階段,即5G初期產(chǎn)品形態(tài)上,5G和4G應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)的增強層,可以保證用戶的體驗有更好的提升。但當將來5G覆蓋做得足夠好的時候,5G就會作為獨立組網(wǎng)得到更好的發(fā)展。
事實上,中興通訊此前提出的Pre5G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,運營商就能提前實現(xiàn)更好的用戶體驗,并在2018年5G新空口敲定后,更快地實現(xiàn)網(wǎng)絡平滑升級。
另有一個例子就是高通今年年初發(fā)布的基帶產(chǎn)品X16LTE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。
當前,5G無論空口,關(guān)鍵技術(shù),還是商業(yè)進程,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數(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用度以增加容量的機會,但因為傳輸損耗較高,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,所以應用一直受到限制。
而現(xiàn)在,高通不但已經(jīng)實現(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以下頻段運行的5GNR原型機,不僅可以實現(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,實現(xiàn)非常低的毫秒級延時。
而在實驗網(wǎng)與商用部署上,運營商的路線圖也已經(jīng)逐漸明晰。
以中國運營商為例,中國移動的大規(guī)模天線3D-MIMO計劃也已經(jīng)展開小規(guī)模試驗,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)概念驗證,主要目的是對5G產(chǎn)品架構(gòu)進行驗證,對產(chǎn)業(yè)瓶頸進行突破。
而中國聯(lián)通則已明確面向5G的4G演進方向的關(guān)鍵技術(shù),并制定5G發(fā)展行程表。在今年年底,中國聯(lián)通計劃完成5G端到端網(wǎng)絡架構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)布局,并建設(shè)5GOpenLab來滿足5G業(yè)務演示和單點技術(shù)性能驗證。到明年,要基于5GOpenLab完成5G實驗室環(huán)境建設(shè),完成5G無線、網(wǎng)絡、傳輸及安全各關(guān)鍵技術(shù)研究。
2018年,中國聯(lián)通計劃在實驗室完成5G關(guān)鍵技術(shù)驗證,并完成聯(lián)通5G建設(shè)方案。2019年,計劃能夠完成5G外場組網(wǎng)驗證。2020年,完成聯(lián)通5G網(wǎng)絡商用目標。
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),高頻為補充,同步開展研究驗證,合力促進5G落地應用,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)展計劃。
多家市場機構(gòu)預測,根據(jù)工信部部署,以及目前三大運營商積極布局5G的狀況看,三大運營商有可能在2018年就展開5G網(wǎng)絡建設(shè)。
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