5G無線耀眼的未來

韋斯·辛普森

結論已經做出：5G無線系統將滿足所有人的所有需求，允許以當前設備極少的代價，使驚人的大帶寬和超低功率無線電設備可隨時隨地使用。業界學術期刊充斥成功部署的報告，而消費者正等待下一代智能手機把他們送往連通極樂世界。

這聽起來好的令人難以置信，沒錯，至少從2017年無線通信業的態度來看是如此。由于最終標準尚未獲得批準，為在手機制造商和移動系統運營商能夠開始大規模部署前有一個共同的標準，需要進行大量令人關注的測試和試驗。但像我們所知道的那樣，5G將改變無線網絡是非常清楚的。

什么是5G？

無線網絡從1G開始，它使用模擬信道提供話音通信。2G引入數字無線電和短信，一個普及版本是GSM。3G提高數據信道容量到至少200kb/s，通過增強可達兆比特級。4G和4G LTE是目前使用的最先進標準，提供現代化智能手機用于傳輸流媒體視頻、多媒體信息和無數話音連接的功能。

ITU（國際電信聯盟）在2017年11月舉行的會議上批準了一批5G系統最低要求（稱為ITU-R M.IMT-2020）。這些要求包括：

·在一個所有可用資源都可利用的完美環境內，到一個移動電臺的峰值下行速率達到20Gb/s；

·同樣在理想條件下，上行速率達到10Gb/s；

·100Mb/s用戶體驗的下行速率，這是網絡范圍內的用戶95%的時間應遇到的最壞數據率。這為當前很多移動網絡設計能提供的數據率的100倍。

·50Mb/s用戶體驗的上行速率，它對無線攝像機及其它應用很重要；

·對增強型移動設備用戶的4ms整個無線電鏈路單向時延，它將有助于提高流媒體視頻和文件上傳/下載的吞吐率；

·每平方千米最多100萬同時連接，這意味著支持大批密集的無線、低功率物聯網設備將切實可行。

5G實現所有這些驕人的性能的其中一種方式是使用能夠提供30bps/Hz峰值頻譜效率下行和15bps/Hz上行的無線電設備，這要求先進的調制方式和天線與強大的數字信號處理相結合。基站密度（每一單位面積基站數量）的改善和毫米波（30-300GHz）信號的使用也是達到5G的一些性能目標所必需的。

對廣播公司的影響

少量早期參與基于毫米波無線電技術的固網寬帶連接的試驗之幸運用戶已在體驗5G技術帶來的進步。這些信號（要求工作在直接視線鏈路上的高增益天線）不能通過物體且可能遭受很大的雨衰。盡管有這些局限，但5G固定無線技術可以使通信公司最早在2018年在一些城市，為在所謂的“數字沙漠”有制作基地的廣播公司提供大帶寬連接并且向本地環路市場引入更大競爭更容易且比較便宜。

廣播公司越來越多地把帶無線回傳的便攜式攝像機用于新聞、體育和遠程事件報道，5G技術帶來的進步應對性能有重大影響。遺憾的是，廣播公司使用這些系統的能力將被拖延，一直要等到通信公司能夠部署在廣播公司在要求使用這些技術的這些地區支持它們的基站。大規模部署將不得不等到行業標準確定下來。

談到標準，若干委員會正在確定選擇哪些技術可以實現5G極高的性能目標。當然，這些決定需要平衡用戶和通信公司、專利持有方和廠商的要求，結果是產生一種能夠采用未來一兩年內可以獲得的技術經濟地實現的系統。為加速標準進程，3GPP（第三代合作伙伴項目）2017年3月頒布5G NSA（非獨立）規范。NSA采用先進的5G無線電技術，但利用4G LTE基礎設施，這是為了最早于2018年底推出商業服務的一個舉措。完全的5G規范（稱為5G SA或獨立）可能于2018年晚些時候跟進，包括完全支持物聯網設備所需的核心網改進、增強的路由協議及其它進展。

完成全套標準后，5G成為現實依然有大量工作要完成。芯片設計必須定案，手機廠商必須生產設備，而服務提供商必須部署基站，最可能是從主要的城市中心開始。上述國際電聯報告標題中的“2020”不僅是文件號的一部分，而且是真正5G可能實現商業應用的歷年。B&P;