5G無(wú)線(xiàn)耀眼的未來(lái)

韋斯·辛普森

結(jié)論已經(jīng)做出：5G無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)將滿(mǎn)足所有人的所有需求，允許以當(dāng)前設(shè)備極少的代價(jià)，使驚人的大帶寬和超低功率無(wú)線(xiàn)電設(shè)備可隨時(shí)隨地使用。業(yè)界學(xué)術(shù)期刊充斥成功部署的報(bào)告，而消費(fèi)者正等待下一代智能手機(jī)把他們送往連通極樂(lè)世界。

這聽(tīng)起來(lái)好的令人難以置信，沒(méi)錯(cuò)，至少?gòu)?017年無(wú)線(xiàn)通信業(yè)的態(tài)度來(lái)看是如此。由于最終標(biāo)準(zhǔn)尚未獲得批準(zhǔn)，為在手機(jī)制造商和移動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商能夠開(kāi)始大規(guī)模部署前有一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行大量令人關(guān)注的測(cè)試和試驗(yàn)。但像我們所知道的那樣，5G將改變無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)是非常清楚的。

什么是5G？

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)從1G開(kāi)始，它使用模擬信道提供話(huà)音通信。2G引入數(shù)字無(wú)線(xiàn)電和短信，一個(gè)普及版本是GSM。3G提高數(shù)據(jù)信道容量到至少200kb/s，通過(guò)增強(qiáng)可達(dá)兆比特級(jí)。4G和4G LTE是目前使用的最先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，提供現(xiàn)代化智能手機(jī)用于傳輸流媒體視頻、多媒體信息和無(wú)數(shù)話(huà)音連接的功能。

ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）在2017年11月舉行的會(huì)議上批準(zhǔn)了一批5G系統(tǒng)最低要求（稱(chēng)為ITU-R M.IMT-2020）。這些要求包括：

·在一個(gè)所有可用資源都可利用的完美環(huán)境內(nèi)，到一個(gè)移動(dòng)電臺(tái)的峰值下行速率達(dá)到20Gb/s；

·同樣在理想條件下，上行速率達(dá)到10Gb/s；

·100Mb/s用戶(hù)體驗(yàn)的下行速率，這是網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的用戶(hù)95%的時(shí)間應(yīng)遇到的最壞數(shù)據(jù)率。這為當(dāng)前很多移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)能提供的數(shù)據(jù)率的100倍。

·50Mb/s用戶(hù)體驗(yàn)的上行速率，它對(duì)無(wú)線(xiàn)攝像機(jī)及其它應(yīng)用很重要；

·對(duì)增強(qiáng)型移動(dòng)設(shè)備用戶(hù)的4ms整個(gè)無(wú)線(xiàn)電鏈路單向時(shí)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(wàn)同時(shí)連接，這意味著支持大批密集的無(wú)線(xiàn)、低功率物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將切實(shí)可行。

5G實(shí)現(xiàn)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(wú)線(xiàn)電設(shè)備，這要求先進(jìn)的調(diào)制方式和天線(xiàn)與強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理相結(jié)合?；久芏龋恳粏挝幻娣e基站數(shù)量）的改善和毫米波（30-300GHz）信號(hào)的使用也是達(dá)到5G的一些性能目標(biāo)所必需的。

對(duì)廣播公司的影響

少量早期參與基于毫米波無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的固網(wǎng)寬帶連接的試驗(yàn)之幸運(yùn)用戶(hù)已在體驗(yàn)5G技術(shù)帶來(lái)的進(jìn)步。這些信號(hào)（要求工作在直接視線(xiàn)鏈路上的高增益天線(xiàn)）不能通過(guò)物體且可能遭受很大的雨衰。盡管有這些局限，但5G固定無(wú)線(xiàn)技術(shù)可以使通信公司最早在2018年在一些城市，為在所謂的“數(shù)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(huán)路市場(chǎng)引入更大競(jìng)爭(zhēng)更容易且比較便宜。

廣播公司越來(lái)越多地把帶無(wú)線(xiàn)回傳的便攜式攝像機(jī)用于新聞、體育和遠(yuǎn)程事件報(bào)道，5G技術(shù)帶來(lái)的進(jìn)步應(yīng)對(duì)性能有重大影響。遺憾的是，廣播公司使用這些系統(tǒng)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(shù)的這些地區(qū)支持它們的基站。大規(guī)模部署將不得不等到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定下來(lái)。

談到標(biāo)準(zhǔn)，若干委員會(huì)正在確定選擇哪些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)5G極高的性能目標(biāo)。當(dāng)然，這些決定需要平衡用戶(hù)和通信公司、專(zhuān)利持有方和廠(chǎng)商的要求，結(jié)果是產(chǎn)生一種能夠采用未來(lái)一兩年內(nèi)可以獲得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。為加速標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程，3GPP（第三代合作伙伴項(xiàng)目）2017年3月頒布5G NSA（非獨(dú)立）規(guī)范。NSA采用先進(jìn)的5G無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，但利用4G LTE基礎(chǔ)設(shè)施，這是為了最早于2018年底推出商業(yè)服務(wù)的一個(gè)舉措。完全的5G規(guī)范（稱(chēng)為5G SA或獨(dú)立）可能于2018年晚些時(shí)候跟進(jìn)，包括完全支持物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所需的核心網(wǎng)改進(jìn)、增強(qiáng)的路由協(xié)議及其它進(jìn)展。

完成全套標(biāo)準(zhǔn)后，5G成為現(xiàn)實(shí)依然有大量工作要完成。芯片設(shè)計(jì)必須定案，手機(jī)廠(chǎng)商必須生產(chǎn)設(shè)備，而服務(wù)提供商必須部署基站，最可能是從主要的城市中心開(kāi)始。上述國(guó)際電聯(lián)報(bào)告標(biāo)題中的“2020”不僅是文件號(hào)的一部分，而且是真正5G可能實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的歷年。B&P;