5G只是和4G一樣網速的提升？沒你想的那么簡單

　　近日，華為主推的PolarCode（極化碼）方案被國際無線標準化機構3GPP，確定為5G eMBB（增強移動寬帶）場景的控制信道編碼方案在業(yè)界引發(fā)熱議，同時也讓用戶真切地感受到：5G時代要到來了。

　　在美國，運營商AT&T和Verizon都開始了5G網絡實驗，預計該網絡將于2020年正式上馬。對于5G，恐怕大家最熟悉的還是網速的提升，不過該技術可沒有那么簡單，下面我們就列舉了關于5G技術你不得不知的5個問題。

　　1. 5G帶來的可不只是網速的飛升

　　在網速方面，5G將比現有的4G快上10-100倍，這就意味著未來我們能享有4Gbps的超高網速（這也是5G得名“沒有光纖的光纖網絡”的原因）。

　　AT&T網絡架構部門副總裁漢克解釋道，網速的突飛猛進主要得益于運營商開放更多的無線信道和毫米波技術（信號傳輸距離縮短，網速加快）的運用。此外，小型基站的運用提高了網絡的覆蓋率，數據的傳輸和交換距離也變得的更短。

　　漢克認為5G帶來的不只是速度的提升。實際上，對于用戶來說更重要的是5G在網絡容量上的提升，它可以承載更多的設備。隨著物聯(lián)網建設的深入，未來聯(lián)網設備會變得越來越多，從辦公室的安防系統(tǒng)到車上的廣播都會成為5G網絡中的一員。預計到2020年，聯(lián)網設備的數量會有爆炸性的增長，你的衣服、運動配件、大橋，甚至身體都會成為網絡中的一環(huán)。

　　作為分析公司Recon AnalyTIcs的創(chuàng)始人和5G網絡專家，恩特納表示：“隨著物聯(lián)網革命的不斷推進，5G網絡未來將成為數十億設備的堅強后盾。”

　　2. 網絡架構煥然一新

　　Gartner專家沙瑪表示，除了速度快和低延時，5G網絡還有很強的向下兼容能力，因此在對其架構的改造上，研究人員可以有更大的自主權。

　　“5G無線網絡將加入類似Cloud RAN（云端無線接入）的全新架構，本地化的微數據中心將會崛起，它們可以支持如工業(yè)物聯(lián)網網關、高清視頻緩存和轉碼等基于服務器的網絡功能。此外，對全新拓撲協(xié)議的支持讓5G可以更好的管理較為分散的異構網絡。”沙瑪說道。

　　“5G網絡在基站建設上將會有突飛猛進的發(fā)展，”恩特納說道。“眼下我們還不知道未來會采用何種無線數據傳輸技術，許多人在這個問題上產生了分歧。”

　　3. 前期實驗正在進行中

　　除了此前提到的AT&T和Verizon，許多公司也已經開始了5G網絡的測試，其中包括阿爾卡特朗訊、愛立信、富士、諾基亞和三星。

　　除了這些老牌電信設備商，還有許多科技公司也盯上了5G技術帶來的商機。谷歌（微博）最近就收購了5G網絡技術公司Alpental，以推動毫米波技術的進步。微軟也開始利用電視的空白頻譜進行測試。此外，Facebook發(fā)起了一項開放式計算計劃，未來它將成為Internet.org的一部分，并為貧困的發(fā)展中國家提供網絡支持。

　　4. Wi-Fi技術暫時還沒有大的突破

　　雖然未來幾年5G技術將得到長足的進步，但我們熟悉的Wi-Fi卻沒有這份待遇。漢克認為業(yè)界在這方面犯了個大錯，畢竟兩種技術未來還會繼續(xù)共存，Wi-Fi技術的進步也不能被忽略。不過，恩特納表示，業(yè)界也考慮到了Wi-Fi，但5G的主要任務是承載未來幾年內逐步上升的聯(lián)網設備，而不是在家里與Wi-Fi協(xié)同工作。

　　“5G非常重要，因為現有的網絡設計已經無法承載未來龐大的設備量了。”恩特納說道。“現在的情況大大超出了10年前的預期，我們需要找到有效的解決方式。”

　　5. 美國不會成為首個部署5G網絡的國家

　　除了美國運營商，日本的NTT Docomo也已經開始了5G網絡的測試，此外，韓國則很有可能在2018年平昌冬奧會開幕前正式上馬5G網絡。因此，在5G網絡的建設上，美國并沒有走在最前端，真正能最先體驗這一技術的是亞洲國家。

　　4G標準解析

　　4G和LTE技術同義，它們都是現有3G無線標準的演化。實際上，LTE是3G的一種先進形式，它標志著數據/語音混合網絡向僅數據IP網絡的轉移。

　　LTE之所以能夠實現更高的數據吞吐量，主要依賴于兩大關鍵技術：MIMO和OFDM。后者的全稱是正交頻分復用，這種頻譜效率方案可實現較高的數據傳輸速率，并允許多位用戶共享一個通用頻段。

　　多輸入多輸出（MIMO）技術在傳輸和接收器上使用了多根天線，從而進一步提升了數據吞吐量和頻譜效率。它使用了復雜的數字信號處理技術，可在相同頻段內設立多股數據流。早期的LTE網絡在上行和下行鏈路都可支持2x2 MIMO。

　　LTE標準使用了頻分雙工（FDD）和時分雙工（TDD）兩種雙工工作形式。但是，世界各國政府都基于出售LTE頻譜來獲利，而完全沒有任何規(guī)劃和考慮，這也導致了LTE如今擁有44個混亂的頻段。

　　最后需要指出的是，LTE網絡存在不同的類型。從消費者的角度講，這些類型主要根據理論速度區(qū)分。

　　LTE-Advanced：4G和5G之間的橋梁

　　LTE-Advanced（簡稱LTE-A）是原始LTE技術朝著更高帶寬的演變，承諾帶來三倍于基本LTE網絡的速度。

　　LTE-A主要由5個部分所組成，分別是載波聚合、提升的的MIMO、協(xié)調式多點（CoMP）、中繼站、異構網絡或HetNet。

　　載波聚合或新道具和是一種傳輸方案，可允許來自不同頻譜的最多20個信號結合成單獨一股數據流。接下來，LTE-A會把MIMO的天線配置提升至8x8，以增加使用波束轉向技術的無線電流的數量。

　　隨后，協(xié)調式多點技術可讓移動設備從多個單元（Cell，指代信號覆蓋的地理區(qū)域）發(fā)送和接收無線電信號，以減少來自其他單元的串擾，并確保單元邊緣也能擁有最優(yōu)性能。韓國運營商SK Telecom在2012年夏天率先推出了世界首個LTE-A網絡，他們當時就使用了CoMP的一種早期形式。

　　LTE-A設置中的中繼是一種在單元邊緣使用多跳通信的基站。它會接收較弱的信號，然后增強其質量并重發(fā)。

　　HetNet是最后也是最關鍵的一個環(huán)節(jié)，這是一套由大小單元所層疊的多層系統(tǒng)，可產生廉價帶寬。作為蜂窩架構的逐步演變，HetNet的復雜程度要高得多。在這套網絡下，小單元會在蜂窩系統(tǒng)當中添加數百甚至數千個接入點。

　　值得注意的是，雖然LTE-A標準架起了4G和5G之間的橋梁，從很多方面來說，HetNet的概念可以說是LTE-A和5G網絡之間的粘合劑。這也就是為什么那么多的無線產業(yè)觀察者會把5G網絡稱作是LTE-A的增強形式。

　　進入5G

　　下一代移動通信網絡（NGMN）聯(lián)盟對5G的定義如下：

　　“5G是一個端對端的生態(tài)系統(tǒng)，可帶來一個全面移動和聯(lián)網的設備。通過由可持續(xù)商業(yè)模式開啟的、具備連貫體驗的現有和新型的用例，它增強了面向消費者合作者的價值創(chuàng)造。”

　　基本上講，LTE-A是6GHz以下5G無線電接入網絡（RAN）的基礎，而從6GHz到100GHz的頻率則會同時進行新技術的探索。就拿MIMO來說，5G將該技術升級成了Massive MIMO，當中的天線配置從16x16猛增至256x256，這將會帶來無線網絡速度和覆蓋的飛躍。

　　5G試點網絡的早期藍圖主要由波束成形技術和小單元基站組成。目前，愛立信、諾基亞和三星等公司已經推出了使用這兩種技術的試點項目，所獲得的結果也令人振奮。

　　5G技術的目標可以被歸結為以下幾個數字：

　　1000x的容量提升

　　1000億+的連接支持

　　10GB/s的最高速度

　　1ms以下的延遲

　　如何區(qū)分4G和5G

　　1.首先也是最為重要的，基于LTE的4G網絡正在經歷一次快速部署，而5G網絡目前還只停留在研究報告和實現項目階段，后者的大規(guī)模部署預計要等到2020年。

　　2.4G和之前的移動網絡主要側重于原始帶寬的提供，而5G旨在提供無所不在的連接，為快速彈性的網絡連接奠定基礎，無論用戶身處的是摩天大樓還是地鐵站。

　　3.5G網絡并不會獨立存在，它將會是多種技術的結合，包括2G、3G、LTE、LTE-A、Wi-Fi、M2M等等。換句話說，5G的設計初衷是去支持多種不同的應用，比如物聯(lián)網、聯(lián)網可穿戴設備、增強現實和沉浸式游戲。

　　不同于4G，5G網絡有能力處理大量的聯(lián)網設備和流量類型。比如說，當處理高清視頻在線播放任務時，5G可提供超高的速度鏈接。而面對傳感器網絡時，它就只會提供低數據傳輸速率了。

　　4.5G網絡將會率先使用云RAN和虛擬RAN這樣的新架構，以促進一個更加中心化網絡的建立，并通過身處網絡邊緣的本地化數據中心來最大化地利用服務器農場。

　　5.最后，5G還會率先利用感知無線電技術，讓網絡基礎設施自動決定提供頻段的類型，分辨移動和固定設備，在特定時間內適配當前狀況。換句話說，5G網絡可同時服務于工業(yè)網絡和Facebook應用。