通俗易懂读5G——5G你读高三了

　　如果说巴塞罗那有两张城市名片，那么一张是足球，那另一张肯定是MWC(世界移动大会)。从2月底开始，在巴塞罗那长达11公里的对角线大道上，每隔30-50米就会出现一组世界移动通信大会MWC 2017的宣传广告，一年一度的通信盛会已在这里深入人心。

　　在经过了漫长的前戏之后，5G在MWC 2017上加快了自己的步点，几乎所有通信业领导者均认为2018年试商用、2019-2020年大规模商用的时间表天经地义，与此同时，全球5G标准的制定也进入冲刺阶段，应用场景日渐成熟。

　　“知道我前几年为什么都没有来参加MWC吗?因为当时的5G产业链还不够成熟，从去年开始我来了，因为这里有数十亿美元的大生意。”软银董事长孙正义略带调侃地揭示了5G商用前夜的最后疯狂。

　　对于5G来说，就像一个久经考验已经读到高三的孩子，知识和技术储备已经成熟，时机就在眼前，只等国际标准出台的最后临门一脚。

　　Part1

　　揭开1.0版5G的面纱

　　什么是5G?这个问题已经连续问了很多年，有趣的是，每年的答案其实都不尽相同。2017年，业界对近于眼前的5G有着更加深刻和丰富的认识，要满足连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接、低时延高可靠等应用场景。

　　在MWC 2017现场，多位通信业专家向记者表示，“千兆网络+低时延”可能是第一阶段5G部署的基础，带有这些特征和达到相关标准的网络将成为首批真正的5G网络，这也成为芯片商、设备商、运营商们共同追逐的目标。如果说5G拥有一个1 。0版本，那么大概就是这个样子。

　　千兆，只是5G的敲门砖

　　新一代网络的部署不会一蹴而就，5G同样是这样。对普通消费者来说，身边的5G网络暂时还不会像3G、4G那样实现随处可见，并实现连续广域覆盖，“4G覆盖+5G热点”的覆盖模式预计将成为主流，而在那些人口密集、流量消费需求旺盛的地域将率先部署5G网络。

　　需要提醒普通消费者的是，支持千兆速率的下载能力还算不上值得欢呼的5G网络，事实上，在目前的4G、4.5G网络上，消费者利用现有的部分手机终端(搭载骁龙835芯片的商用产品)，运营商利用现有的网络技术，能实现千兆下载。在未来5G的长期发展过程中，2Gbps、3Gbps甚至高达数十Gbps的下载速度都将成为可能，芯片和设备厂商表示，只要应用场景成熟、需求客观存在，从目前技术的演进眼光来看，超高速的下载是完全能够实现的。

　　所以，千兆网络还只是5G的敲门砖。先别急着欢呼，好戏还在后头。

　　所见即所得，关键得靠“低时延”

　　2017年初，全球首个千兆LTE网络正式在澳洲推出，澳大利亚网络运营商Telstra联合高通、爱立信、美国网件Netgear等合作伙伴第一次让千兆无线网络走进普通消费者的身边。心急的人们不禁会问：那么这样的网络算是5G吗?

　　答案是：不算。5G网络的另一个重要特征是“低时延”，业界普遍流行的观点是针对无人驾驶等关键性应用，5G网络的最低时延必须达到10-20毫秒以下的水平。为什么要“低时延”，以无人驾驶为例，这被认为是5G时代最重要的应用，如果时延过长、网络反应过慢、系统不能及时传达指令，带来的后果是高速行驶的汽车可能会车毁人亡。

　　在MWC 2017爱立信展台区，体验者可以在现场驾驶数公里之外试验场地内的无人汽车，无人汽车通过摄像头和无线网络将高清视频实时回传至驾驶者眼前，驾驶者凭借视频图像呈现的信息来完成驾驶。据爱立信方面介绍，爱立信能实现的高清图像实时回传应用的最低时延是50毫秒，这在业界已达到极致水平。

　　全球范围来看，尚未出现已规模部署的能实现50毫秒以下时延的运营商网络，低时延将是未来很长一段时间，全球电信运营商们面临的挑战。

　　从连接人到连接一切

　　除了“千兆+低时延”，低功耗大连接也是5G的重要特征，这就是大家常说的物联网应用。数据显示，物联网将在未来10-20年中创造出数百亿个新增连接，让一切设备互联将重塑生产和生活中的方方面面，并创造出万亿美元级庞大无边际市场。

　　摆在通信业界面前的挑战是什么?华为轮值CEO徐直军说：“有时候我们(通信业界)是在自娱自乐”，只有更多合作伙伴的加入，共同合作，才能助力物联网和5G在更多垂直行业的落地，生根发芽。

　　“物联网的发展可以看成是，通信业界希望在智能移动终端领域获得的巨大成功分享和传递给其它的三百六十行，让全行业都能共享通信技术极致发展带来的新局面。”高通工程技术副总裁范明熙说。

　　“无疑，未来将是一个万物互联的世界，这是未来5G通信技术展示给人类最美妙蓝图之一。”孙正义说。

　　Part2

　　5G标准出台：进入最后冲刺阶段

　　标准之争，一直是5G产业链最敏感的话题，在未来两年时间内，全球5G标准制定将进入最为关键的一锤定音阶段。一旦5G标准落地，那么电信运营商将能够充满底气地向消费者宣称自己的网络是名副其实的5G!

　　在MWC 2017上，多家移动通信巨头宣布将共同支持加速5G新空口标准化进程，以推动于2019年尽早实现5G新空口的大规模试验和部署。3月6日至9日，国际权威通信标准组织3GPP全体会议将在克罗地亚的杜布罗夫尼克市举行，AT&T、NTT DOCOMO、SK电讯、爱立信、高通、沃达丰、英特尔以及中国厂商华为、中兴、vivo等均将在会上支持面向5G新空口规范第一阶段的提案计划。这标志着5G核心标准的制定和出台进入最后的冲刺阶段，翘首以盼多年的消费者即将等到被国际标准化组织认可的真正的5G网络、服务和体验。

　　可以明确的是，在主要的大方向上，全球通信业参与者都已经达成了共识，5G标准并不需要完全的重建，而是一个逐步演进和优化的过程，目前整个5G的技术框架已经逐渐清晰。目前仍在博弈的是一些关系到运行优化参数等细节方面，但往往有时候，细节很重要，细节可以决定成败。

　　标准之网速：边缘速率大幅提升

　　近日，国际电联ITU已经提出了有关5G网速的报告草案，虽然最终敲定还需等到今年11月，但其中对网速的描述值得关注。

　　ITU公布了最新的有关IMT-2020无线接口性能的最低标准要求，每一个5G基站至少能提供20Gbps的下行和10Gbps上行的带宽传输性能。若是将该数字转移到个人用户的头上，规范要求下行速度至少达到100Mbps，同时上行速度至少也要达到50Mbps。有人会说，这个网速看上去远不如想象中那样美好，但实际上，以上只是最低标准，而为了实现标准，电信运营商会部署能力更强的网络，对绝大多数通信用户来说，下行速度绝不会仅仅停留在100Mbps上。

　　“例如在5G部署初期，一些住在小区边缘，覆盖相对不佳区域的用户日常真实下载体验可能只有几十兆，但随着整个网络能力的提升，即便网络覆盖边缘地区的速率也会相应地水涨船高，达到数百兆甚至更高水平。”一位通信业专家解释，5G网速的提升同样会有一个过程，随时随地地千兆下载体验还很难在短期实现。

　　标准之低时延：性命攸关的事

　　5G网络还将解决4G网络的一大问题：时延。ITU的草案中规定，连接到5G网络的最大延迟不能超过4毫秒，甚至保持1毫秒的超低延迟通信。

　　超低时延的好处是，不仅在移动网络下看视频、玩游戏都能感受到更加淋漓畅快的体验，同时在一些性命攸关的关键性应用上，低时延迟的重要性更佳突出。例如在现有4G网络下，时速100公里的汽车从发现障碍物到制动停车至少需要1 。4 米的极限距离，但如果网络反应速度能更快一些，那么制动距离将变得更短。数据显示，假设5G网络可以实现10毫米时延，那么制动安全距离将提升至14厘米，安全性得以大大提升。

　　用最通俗的方式解读，目前5G网络想实现超低时延，业界的主流实现方式是，一方面大幅降低空口传输时延，另一方面要尽可能减少转发节点，因为数据包每少经过一个网络节点都会省下一定的时间。

　　标注之物联网：争议最少

　　相比其他5G要求，有关Cat-M和NB-IoT的物联网标准已经冻结，预计其最终成为5G标准的一部分。

　　物联网标准的一大特点是对频谱效率、密度和能耗将做出更高要求。例如，在ITU上述草案中，规定单个5G网络在每平方公里区域范围内，至少能承载100万台设备。这一数字并不夸张，未来5G设备将不只有智能手机，汽车、交通红绿灯、广告牌等等都将融入5G的大家庭。

　　在未来的5G技术框架中，每个数据子帧将变得很小，这让5G运营商有能力在相同容量下控制更多的终端设备。例如，假设一个小区接入了10万个物联网设备，那么目前的2G、3G、4G技术都无法满足如此海量的终端接入，而NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入能力。

　　除了大连接，物联网应用同时要求低功耗，这样才具备规模商用的可能。现在业界宣称NB-IoT设备的能耗可以做到非常小，甚至保持10年以上的寿命。但据一位通信设备厂商人士透露，“理论上是可以达到10年，但目前还无法验证，该技术的诞生都远没有十年，到底能在复杂的现实环境下实现多长的电池寿命时间，还需要实际使用案例的检验。”

　　Part3

　　5G应用场景：来点真格的!

　　在MWC 2017上，5G应用场景得到升华。如果哪个厂商还在说：几秒钟就能下载一部高清电影的“老故事”，那可真是老掉牙了。越来越真实的应用场景，越来越接近实际商用的案例，成为世界移动大会参展商们向所有人交出的成绩单。再过1-2年，5G就要规模商用，现在再玩虚的可不行!而对产业界和每一个普通消费者而言，他们将对5G提供商们展示的愿景做出关键的场景选择，也就是说：愿不愿意为这样的5G埋单，又或是将来我真的会这样玩转5G吗?

　　替代固网在农村地区提供高速网络

　　5G就像一个万能网络，每个不同运营商都可以向其索要完全不同的心愿。而美国运营商Verizon和AT&T的心愿单上则写着：希望高速5G网络可以解决有线宽带覆盖的难题。

　　近日，Verizon和AT&T接连宣布正式部署和试商用5G网络，覆盖的美国城市包括亚特兰大、达拉斯、丹佛、休斯敦、奥斯汀等。过去一直困扰美国这个互联网大国的是，美国的平均上网速度远远落后于日韩等人口密度高的亚洲国家，而这两家运营商认为5G网络恰恰可以帮助他们在地广人稀的美国“大农村”实现高效的无线宽带覆盖。

　　千兆LTE的重要意义在于，证明了无线网络有能力取代固网宽带实现高速下载和上传。而剩下的则是运营商等如何设计商业模型并为其定价，从Verizon和AT&T的实践来看，他们已经迈出了关键性的一步。

　　不过通信业界一直有个观点：“有线通信是无线的，无线通信是有限的”。有通信专家表示，无线宽带完全取代有线宽带的观点目前来看不现实。但即便对于有线宽带运营商来说，如国内的中国电信和中国联通等，也可以利用5G技术在家庭宽带上玩出很多花样。例如，在光纤覆盖普遍完成后，在用户家中利用5G毫米波技术可以营造出令人赞叹的超高速无线网络环境，让消费者家中的数字设备完全彻底摆脱线缆的束缚。

　　网络卡?这可不行!

　　无论在PC上网还是手机上网过程中，用户口中都常常会出现一个词“卡”。而在5G时代，这可不行。

　　假设一个有趣的状态，一个5G基站覆盖的区域下，有几个用户正在在线观看高清视频，还有几个用户正在玩网络游戏，更有几辆无人驾驶车正在道路上行驶，所有这些看似风格迥异的需求都得由一个基站完成。如果观看高清视频占据了大量的带宽，那么剩下来的网络资源还能保证对无人驾驶低时延的操控吗?万一“卡”了怎么办?

　　在MWC爱立信展台，恰恰就还原了类似的场景。同一个基站下，4路高清视频正在实时播放，同时一个机械臂正与无人小车配合完成装卸货，这对网络时延和精确性都有很高要求。

　　爱立信技术人员介绍，由于网络切片等技术的应用，5G网络下完全可以实现不同的应用和网络需求共存，一边是消费型的娱乐应用，一边是工业物联网的企业级网络，可以相安无事地融合在一起，一个基站就能搞定。

　　可见，5G网络的部署效率将大幅提高。据爱立信介绍，目前5G基站的大规模天线部署能力已经高达512根天线，是4G时代的10倍以上。而且，这种技术已经成熟，如有需要，随时可以投入商用，从而为5G网络的可靠性带来质的飞跃。

　　VR，被寄予厚望的杀手应用

　　几乎所有5G业者都不曾怀疑，VR和AR技术将在5G时代大放异彩。尽管当下全球VR眼镜出货量并不十分乐观，VR产业链的激情似乎也比前些年有所懈怠，但5G依然认准了VR：没错，你就是我的杀手应用。

　　在MWC展会现场，几乎每家厂商都会展示虚拟现实VR技术，VR眼镜几乎成了每个展台的标配，而三星的“VR过山车”展区更是传来粉丝的声声尖叫。“最棒的VR眼镜还没有问世呢!”高通产品管理高级总监Hugo Swart似乎对VR目前的现状并不担心，他坚信随着5G带来的极致体验，移动VR应用终将大放异彩。

　　“我们需要的是超越当前的艺术形态，想象一下，你坐在办公室，墙上有一块4K分辨率的监视器或显示器，即使是50、60、70英寸，也只是你的视野的一部分。如果你想要看到整个视野，4K是远远不够的，你可能还需要8K，甚至更多。而当你在全视野下左右移动时，你又需要时延极低，VR设备必须能够追踪你的目光。”高通首席技术官Matt Grob认为，VR用户体验的极致就是千兆级的速率、非常低的时延以及更轻薄、功耗更低的穿戴设备，这一切和我们今天所做的事情相比，需要几倍的计算、处理和传输能力，而这恰恰需要5G。

　　所以，虽然VR这个“杀手有点冷”，但仍被整个5G产业链寄予厚望。