搶抓新風(fēng)口，5G專網(wǎng)將助推行業(yè)發(fā)展向縱深邁進

十年磨一劍，厚積薄發(fā)，迎來了5G公共網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及。而在現(xiàn)實世界中，5G專網(wǎng)的實施和部署還處于起步階段。擁有5G專網(wǎng)意味著，無需等待即可解鎖專屬的5G網(wǎng)絡(luò)性能。

圍繞許多新技術(shù)，人們的興奮和炒作往往大于現(xiàn)實。盡管6G網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準尚未制定，但在網(wǎng)上搜索 "6G網(wǎng)絡(luò)"，會出現(xiàn)近1億個結(jié)果。5G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢已經(jīng)被宣傳了大約十年，直到今天，一種或多種類型的5G技術(shù)才在全球推廣開來。

5G專網(wǎng)由企業(yè)出資建造，并供其專門使用。5G專網(wǎng)是相對較新的發(fā)展成果。雖然其通用的應(yīng)用場景已經(jīng)被廣泛地描述和討論，但在現(xiàn)實世界中這些應(yīng)用場景的落地還處于起步階段。本文會就其中一些用例進行探討，首先了解一些背景資料。

5G與4G的差別

就像以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)升級一樣，從4G向5G演進可以提供更大的帶寬、更快的傳輸速度和更低的時延。如果把4G比作一條鄉(xiāng)間小路，那么5G就相當(dāng)于一條20車道的高速公路。

然而，5G與之前的技術(shù)有著本質(zhì)上的區(qū)別，其中兩個主要原因包括：

多個頻段，可延伸和覆蓋到毫米波頻段： 5G可在三個不同的頻段上運行，分為低頻段（低于1GHz），中頻段（1GHz至6GHz）和高頻段（24GHz至52.6GHz）。 5G高頻段通常被稱為毫米波頻段，將擴展到71GHz（又被稱為FR2.2頻段）。4G使用的最高頻率為2.6GHz。與4G相比，在任何指定頻段上運行5G技術(shù)都能夠有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率和降低時延，隨著工作頻率的增加，二者的差異會越來越大。

缺點是，毫米波信號特別容易受到從雨滴到堅固的墻壁以及介于這兩者之間的一切物體的干擾，造成衰減。為了克服信號衰減的問題，5G毫米波采用了波束成形技術(shù)和Massive MIMO（大規(guī)模多輸入多輸出）天線。這些技術(shù)能夠?qū)⑿盘柪卫蔚丶性趩蝹€用戶設(shè)備上。

本文詳細地介紹了這些技術(shù)。從本質(zhì)上講，5G毫米波波束成形技術(shù)通過調(diào)節(jié)各個天線的相位，對信號進行聚焦，以形成一個很窄的、可轉(zhuǎn)向的波束，從而增加5G發(fā)射器的有效輻射功率，提高基站接收信號的信噪比。窄波束還能最大限度地減少信號干擾。

軟件支持的靈活性：當(dāng)然，前幾代蜂窩網(wǎng)絡(luò)中也用到了很多軟件，但5G網(wǎng)絡(luò)將軟件的應(yīng)用提升到了另一個層次。如果沒有軟件定義無線電架構(gòu)，5G網(wǎng)絡(luò)是不可能實現(xiàn)的。由軟件驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)可以通過即時調(diào)整來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)本身的性能，從而改善與之連接的應(yīng)用和服務(wù)。5G采用的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)發(fā)揮了不可或缺的作用，它能夠讓多個虛擬網(wǎng)絡(luò)在同一個硬件基礎(chǔ)設(shè)施上運行，并且每個虛擬網(wǎng)絡(luò)都針對具體用例進行了優(yōu)化。

5G NR（新空口）網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢

5G NR（新空口）網(wǎng)絡(luò)可在毫米波頻段上運行，時延可以低于1毫秒，相比于4G網(wǎng)絡(luò)來說提升了幾個數(shù)量級。5G的數(shù)據(jù)吞吐量比4G提高了20倍，特定區(qū)域的連接密度提升了500倍，可靠性也得到了更高保障。消費者僅可能在有限的情況下注意到5G NR和4G之間的性能差異。手機端的使用體驗基本相同，盡管大文件的下載速度（如操作系統(tǒng)更新和視頻加載）會快得多，但各種應(yīng)用程序的用戶體驗不會有明顯的變化，或許游戲玩家除外。下圖總結(jié)了5G網(wǎng)絡(luò)典型的關(guān)鍵性能參數(shù)。

在智慧城市、智能樓宇、智能工廠、智慧農(nóng)業(yè)、智能交通、智慧醫(yī)療健康等智能化應(yīng)用領(lǐng)域，5G NR網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢才會嶄露頭角。換句話說，機器會首先感知到變化，因為目前有數(shù)百億臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備已經(jīng)連接到了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)?？焖?、可靠的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)將與云端的人工智能應(yīng)用相融合，提供實時數(shù)據(jù)分析，從而催生新的應(yīng)用。5G NR網(wǎng)絡(luò)客戶將受益于更高的工作效率，獲得新的創(chuàng)收機會。公共網(wǎng)絡(luò)運營商的收益也會變得更多。

根據(jù)ITU-R選定的5G關(guān)鍵性能指標(biāo)如上所示

(資料來源： "5G互聯(lián)產(chǎn)業(yè)和自動化"白皮書第二版，5G產(chǎn)業(yè)自動化聯(lián)盟，2018年11月)

為何要構(gòu)建5G專網(wǎng)而不是使用公共網(wǎng)絡(luò)？

時間維度：傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運營商注重的是盈利能力。他們把網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在能夠產(chǎn)生最多收益的區(qū)域，這意味著大部分投資將流向人口密集地區(qū)。舉例來說，美國中西部的農(nóng)民可能要等很久才有便捷的5G NR網(wǎng)絡(luò)可以使用，特別是每隔幾百米就需要設(shè)一個基站的毫米波無線接入網(wǎng)絡(luò)。

安全維度： 那些負責(zé)工廠運營技術(shù)（OT）的專業(yè)人員對向外界開放網(wǎng)絡(luò)以獲得物聯(lián)網(wǎng)所帶來的裨益及由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)安全問題持謹慎態(tài)度，這種擔(dān)憂是正確的。由于擔(dān)心黑客利用WiFi網(wǎng)絡(luò)攻擊，很多企業(yè)仍在使用以太網(wǎng)布線。盡管根據(jù)所選擇的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不同，核心網(wǎng)絡(luò)可能仍然掌握在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運營商手中，但是擁有一個5G專網(wǎng)有助于獲得真實、可感知的安全優(yōu)勢。高度集中的毫米波短距離傳輸也能夠在一些用例中提供更高的安全性。在某些情況下，獨立5G專網(wǎng)的帶寬保證也可能是一個考慮量因素。

成本維度： 建設(shè)5G NR網(wǎng)絡(luò)的成本一直在下降。企業(yè)甚至可能不需要為他們使用的頻段付費，因為有些是非授權(quán)的頻段。此外，開放式無線接入網(wǎng)（RAN）是推動硬件成本下降的一個潛在的重要因素。這是一種開放式的接口架構(gòu)，能夠?qū)?G NR網(wǎng)絡(luò)的各個部分分解為不同的元素，每個元素都是可互操作的。開放式RAN正在進入市場，以便每個網(wǎng)絡(luò)元素的供應(yīng)商在創(chuàng)新和價格方面都能展開競爭。而在構(gòu)建獨立5G NR網(wǎng)絡(luò)方面也存在著良性競爭，硬件公司一直在與網(wǎng)絡(luò)運營商合作提供這種服務(wù)。一些公司將為客戶搭建專用網(wǎng)絡(luò)，然后通過收取管理服務(wù)費來收回成本。

獨立5G NR網(wǎng)絡(luò)的倡導(dǎo)者指出，與WiFi網(wǎng)絡(luò)相比，獨立5G NR網(wǎng)絡(luò)的成本和復(fù)雜性有所降低。同時，運行功率的降低也意味著成本的節(jié)約和環(huán)境效益的增加。

如果企業(yè)正計劃創(chuàng)建一個5G專網(wǎng)，或者希望與工程師討論其中涉及的技術(shù)細節(jié)，安富利可以提供支持和幫助。作為全球領(lǐng)先的技術(shù)分銷商和解決方案提供商，安富利擁有自己的先進應(yīng)用開發(fā)團隊，該團隊正在開發(fā)的毫米波設(shè)備能夠助力客戶的5G工程團隊更快地將新產(chǎn)品推向市場。