談5G前，先厘清這些

Craig Mathias

作為無線廣域網通信發展的下一階段，5G網絡倍受矚目。因為它們將把蜂窩網絡的角色從有線網絡的補充產品變成有線網絡的替代產品，實現由“移動優先”到“只使用移動”的戰略性轉變。

用戶應當從現在開始就展開基礎性規劃。了解5G是如何在大大小小的公司、各行各業和諸多任務中適應IT項目并助力這些IT項目現在并非為時尚早。

5G將為終端用戶提供額外的吞吐量、容量和其他要素，以解決地理可用性、用戶群、用戶設備、容量需求和應用要求方面出現的持續而顯著的增長，同時它們還能夠讓服務提供商在整體戰略、服務產品和拓寬市場占有率方面獲得新機遇。

下表是5G無線技術的主要功能。

本文將探討5G背后的技術和市場驅動因素，重點介紹5G對企業和公司IT的意義。

雖然5G至今仍然是一個沒有被精準定義的術語，但是發展所需的關鍵目標已經變得清晰。這些目標如下：

5G的速度

與Wi-Fi一樣，吞吐量的新上限決定了蜂窩網絡的重要進展。對于5G來說，雖然其實際最低吞吐量為1 Gbps，但是部分人認為這一數值可以提高到10Gbps。然而，它們也面臨與Wi-Fi一樣情況，根據單個蜂窩和系統的容量進行考慮是非常重要的。我們認為，每名用戶50Mbps的吞吐量是一個非常合理的假設，在未來五年內某些部署中的峰值吞吐量會實現300Mbps。更高的吞吐量已經超出了我們的計劃范圍，但是這也是有可能實現的。

減少延遲

或許比吞吐量更重要的是減少每個數據包的往返時間。減少延遲對于語音、視頻和提高整體容量都非常重要。5G的無線延遲目標小于10毫秒，在某些特定服務類別中可能要達到1毫秒。

5G網絡管理和運營支持系統（OSS）

運營商一直在尋求降低開銷和運營費用，因此系統管理和運營支持系統的增強可以提高可靠性、可用性、可維護性、彈性、一致性、分析能力和運營效率。這些優勢在大多數情況下對終端用戶來說是顯而易見的。

移動性和5G技術

該技術將支持為以極高速度運動的用戶提供移動性，用戶的速度可以高達每小時數百公里。這一特點使得它們可以服務處于所有運輸模式下的用戶。監管和場景限制仍將適用，在飛機上仍然如此，這點尤為值得注意。

提高安全性

安全性仍然是IT領域的一個重要方面，在安全方面沒有人會永遠無懈可擊，因此加密、身份驗證和隱私將被強化。身份管理（IDM）解決方案與許多公司目前從一些電信運營商那里得到的解決方案一致并不足為奇。當前的IDM供應商可能對將其能力擴展到企業購買的5G服務中非常感興趣。

服務5G的新頻譜

預計在30GHz以上的毫米波頻段中的頻率將在部分5G部署中被使用。這些頻率上已獲許可和未獲許可的頻譜都可在全球許多地方獲得。毫米波頻率通常適用于小型蜂窩網絡，因為它們需要更小且更少外伸的天線，并且與生俱來的信號方向性可以使頻譜效率倍增。

毫米波的關鍵缺點是對傳統較大規模的蜂窩網絡的適用性較差以及信號穿透性較差（例如在建筑物中），不過這在頻率重用方面是有利的。不管怎樣，5G開發和部署中合理吞吐量和容量目標需要更多的頻譜，然而即便能夠聚合較小的頻譜塊，現有的頻譜分配也是不夠的。

新的賦能技術

我們期望看到更高的MIMO出現，例如16-64流、更積極的調制和信道編碼、改進的功率利用效率以及其他的相關進步。小型蜂窩將會經常用到，在人口密度較高的地區修建大型蜂窩塔的日子可能已經屈指可數了。隨著越來越多的基礎設施被部署在云服務中，當前的趨勢是在網絡中（包括SDN和NFV）將會出現5G應用。

5G可能不需要在芯片或制造技術方面取得重大進展，并且更有限的地理覆蓋范圍給設備功耗帶來了優勢，即使更高的時鐘頻率也只占很少一部分能耗。盡管如此，在技術和可行性分析以及成本方面仍然有很多工作要做，不過我們還沒有看到什么亮點。5G整體技術風險水平很低，并且不像WiMAX那樣在與上一代相比沒有什么明顯優勢的情況下就進行過度的營銷炒作。也許5G面臨的最大挑戰是時間表進度，因為系統工程的復雜性導致需要的時間比許多人預期的要更長。

5G和物聯網

作為有線網絡的替代品，5G必須支持各類流量和各種可能的設備，如廣播質量級視頻分發、遙測、植入式醫療設備、增強和虛擬現實、高級交互和圖形（不僅僅是游戲）。其應用列表還包括互聯網自動駕駛汽車、遙控駕駛載具（如無人駕駛飛機）、公共安全、建筑和市政自動化/監控/控制以及救災。不過，機器人和物聯網設備可以容忍有限的數據吞吐量和延遲波動。我們預計在未來十年左右將有數百億臺5G設備被部署，因此挑戰和需求都很大。

行業增長

為了繼續發展業務，基礎設施和用戶設備的電信運營商、運維商和設備廠商需要不斷地部署新技術，這些新技術要有終端用戶可以看到的優勢，并且這些優勢可以被量化評估。因為要想繼續發展業務，僅僅通過發展新的簽約用戶是無法實現的。

簡而言之，5G是一個商機，其設計和實施旨在向用戶提供可以媲美有線網絡的所有通信功能和性能。這也是用戶們一直所期望的。考慮到上述所有要求，要達到這一目標并不容易，可能需要花上一些時間和大量資金。

5G的標準

3G是最后一個具有正式定義的G。國際電信聯盟（ITU）明確其吞吐量最高要達到2Mbps。4G的定義從未正式定下來，甚至在4G的認識上還出現了博弈，目前普遍的共識是將第三代合作伙伴計劃（3GPP）規定的LTE和LTE-Advanced作為最低門檻。3GPP是一個由主要通信企業和協會組成的行業標準組織，在全球范圍內得到了廣泛的支持和尊重。自3G以來，該群體一直是定義蜂窩網絡行業的主導因素，也是全IP核心網、LTE、LTE-Advanced等蜂窩網絡部署的重要推動力量。

鑒于該組織的領導地位，我們預計到Release 16出現時，可能也就是在2019年下半年時，3GPP將從營銷和運營的角度定義5G。國際電聯也在通過其ITU-R內的IMT-2020項目努力推動這一工作，預計他們的工作將在2020年完成。ETSI在5G領域也很活躍。在這場5G辯論中，另一個扮演重要角色的組織是下一代移動網絡（NGMN）聯盟。這是一個運營商協會，性質類似于Wi-Fi聯盟。他們的5G白皮書可能是迄今為止發布的關于5G的最完整的愿景和工作定義。很顯然，對于各方的工作需要進行一些協調。

5G vs. LTE

由于4G最后被無線電技術所定義，那么5G最終可能會采用同樣的方式。這里的下一代技術從LTE-Advanced Pro開始算起，有些人將其稱之為4.5G，該技術最初在3GPP Release 13中被詳細說明。Release 15可能會將LTE Advanced Pro融入到NR（新無線電）當中做進一步提升。但實際上，特別是從營銷角度來看，4G和5G之間的界限已經相當模糊了。

企業IT經理和終端用戶注意到“千兆LTE”的營銷已經開始。雖然這一進展不是嚴格意義上的5G，但是這一舉措很可能預示著5G將推向市場。雖然我們預計某些終端用戶可能偶爾會遇到高于100Mbps的吞吐量，但是千兆位LTE無法滿足此類級別常規服務所需的容量。不管情況如何，最早在今年年底，一些場所中就會出現這類部署。包括三星Galaxy S系列在內的新設備，甚至是即將推出的新款iPhone都將采用這項技術。這些服務最終還是要取決于每個運營商的部署計劃。

先進的廣域無線電不是唯一的可能。NR中的功能之一是與Wi-Fi互通。盡管我們可能會認為Wi-Fi-802.11ac和60GHz 802.11ad已經是5G技術，因為它們已經具有了非常高的吞吐量、小型蜂窩網絡，以及除了OSS和在許可頻率運行之外的所有5G的其他必要屬性。廣域5G技術與Wi-Fi之間的硬切換可能會成為未來關鍵的5G部署策略，尤其是增加室內覆蓋范圍和容量。我們建議提供確定性關聯（而不是允許客戶端設備決定與哪個AP關聯以及何時漫游等），這可能是值得Wi-Fi社區努力的一個有價值的領域。

5G的障礙

雖然5G市場肯定最終會取得成功，但是仍然存在著許多問題。其中最重要的一個問題可能是頻譜的可用性，這是充分確保實現5G寬帶承諾的重要保證。正如我們上面提到的，在全球5G專用頻譜中，很大一部分將在30GHz以上的毫米波波段中，這其中幾乎肯定包括60GHz的頻譜、70～80GHz甚至更高的頻譜。盡管如此，到底能有多少特定頻率可供使用，那是政府的范疇，這些政府法規在全國范圍內會有所不同。此外，目前已分配的頻譜中的一部分可能被重新利用或分配，但是這些頻譜與當前的生產系統是共存的，這也是一個頭疼的問題。鑒于涉及大量資金，頻譜拍賣的進一步應用也是開發5G商業模式的人所關注的問題。最后，LTE和Wi-Fi之間在未經許可的頻段中已經出現了沖突，這些沖突需要行之有效的解決方案。

以下是5G可能存在的其他一些潛在問題：

● 回程——蜂窩之間、運營商網絡和互聯網本身之間的互連容量必須與為用戶提供的容量相稱，以避免出現瓶頸。因此大幅增加回程容量非常關鍵，毫米波段預計將成為使用的主力。

● 共存與演進——3G、4G和5G需要共存一段時間，這增加了運營商網絡和終端用戶設備的復雜性。前幾代的淘汰對于提高頻譜效率至關重要，因此運營商需要仔細規劃、分階段部署和升級。

● 其他監管政策——除頻譜監管外，還需要重新審視網絡中立、通信服務稅收、普通服務和國家整體寬帶政策等領域內的其他規定，甚至可能是重新進行通盤考慮。

● 定價——我們目前還不知道5G的定價可能會采用何種模式。雖然語音、短信和類似的窄帶服務有可能繼續采用固定費率，但是50Mbps以上IP服務的定價尚不清楚。我們之前曾經看到不限流量套餐在消失了幾年之后又重新出現了。這種不斷變化也是企業規劃調整的一部分，包括根據BYOD（自帶設備）政策選擇合適的服務項目。

5G的可用性

需要注意的是，5G仍在持續建設當中，并已經展開了一些現場試驗，至少名義上是這樣。雖然有時候這些試驗項目是以5G的名義進行營銷的，但它們并不是真正意義上的早期部署，因為基礎標準還不存在，更不用說所需的硬件和軟件了。 預計在2020/2021時間框架之前5G服務不會被普遍提供。臨界質量（這個術語用來描述主要人口中心內的高可靠可用性）不會在2025年之前出現。不過，不要擔心，雖然3G服務應該會在2025年左右開始退網，但是4G應該至少在2030年之前會保持良好的可用性。因此企業有足夠的時間來規劃和完成向5G的轉換。不過，我們希望移動設備供應商和運營商能夠提供一些激勵機制以便市場能夠更快地接受5G。

5G無線網絡的時間表。

鑒于BYOD計劃普遍存在以及它們仍將繼續成為企業為員工配備移動設備的主要模式這一事實，大多數的企業IT部門只需要將少量精力放在終端用戶5G過渡的日常管理工作上即可。他們的主要工作應該是更新報銷政策，將報銷政策作為企業5G服務計劃的一個推動力。

與此同時，企業應該開始考慮5G對他們自己的內部運營意味著什么。正如802.11ac打破了千兆屏障，消除了除少數終端用戶之外大部分用戶對網線的需求一樣，5G可能代表著所有的人都不再需要網線。記住，5G是替代性技術，而不是補充性技術。由于我們認為5G將涵蓋當前的Wi-Fi，因此5G的出現幾乎不會影響到企業對辦公大樓內的網絡投資。為WLAN和WWAN提供一站式購物的同時，我們希望至少能夠有一部分運營商能夠提供托管服務業務，甚至是一些增值服務。此外，至少在可預見的未來，高容量有線回程和互連鏈路也不會受到5G的影響。

至于IT計劃的其他部分，包括云、虛擬化等在內，5G應該是透明的，只是另一個也恰好是移動的快速鏈接。在這里，我再次重申一下我之前的觀點，5G是進化性的，而不是革命性的。

我們最后要探討的是：是否會有6G？信不信由你，我很懷疑它們的必要性。5G本身將隨著時間的推移而發展，并不斷吸收Massive MIMO等前沿創新科技，以持續滿足不斷增長的無線連接需求。所以就目前而言，我得出的結論是，向5G過渡的無線體驗曲線已經遠遠地滿足了我們所有的人，包括供應商、運營商、運維商、IT部門，甚至最終用戶。這可能是有史以來最順暢的蜂窩升級。

本文作者Craig J. Mathias為無線網絡與移動計算咨詢公司Farpoint Group的負責人。

原文網址

https：//www.networkworld.com/article/3385030/5g-a-deep-dive-into-fast-new-wireless.html？nsdr=true