談5G前，先厘清這些

Craig Mathias

作為無線廣域網(wǎng)通信發(fā)展的下一階段，5G網(wǎng)絡(luò)倍受矚目。因為它們將把蜂窩網(wǎng)絡(luò)的角色從有線網(wǎng)絡(luò)的補充產(chǎn)品變成有線網(wǎng)絡(luò)的替代產(chǎn)品，實現(xiàn)由“移動優(yōu)先”到“只使用移動”的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變。

用戶應(yīng)當(dāng)從現(xiàn)在開始就展開基礎(chǔ)性規(guī)劃。了解5G是如何在大大小小的公司、各行各業(yè)和諸多任務(wù)中適應(yīng)IT項目并助力這些IT項目現(xiàn)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(shè)備、容量需求和應(yīng)用要求方面出現(xiàn)的持續(xù)而顯著的增長，同時它們還能夠讓服務(wù)提供商在整體戰(zhàn)略、服務(wù)產(chǎn)品和拓寬市場占有率方面獲得新機遇。

下表是5G無線技術(shù)的主要功能。

本文將探討5G背后的技術(shù)和市場驅(qū)動因素，重點介紹5G對企業(yè)和公司IT的意義。

雖然5G至今仍然是一個沒有被精準(zhǔn)定義的術(shù)語，但是發(fā)展所需的關(guān)鍵目標(biāo)已經(jīng)變得清晰。這些目標(biāo)如下：

5G的速度

與Wi-Fi一樣，吞吐量的新上限決定了蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(shù)值可以提高到10Gbps。然而，它們也面臨與Wi-Fi一樣情況，根據(jù)單個蜂窩和系統(tǒng)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(shè)，在未來五年內(nèi)某些部署中的峰值吞吐量會實現(xiàn)300Mbps。更高的吞吐量已經(jīng)超出了我們的計劃范圍，但是這也是有可能實現(xiàn)的。

減少延遲

或許比吞吐量更重要的是減少每個數(shù)據(jù)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(biāo)小于10毫秒，在某些特定服務(wù)類別中可能要達到1毫秒。

5G網(wǎng)絡(luò)管理和運營支持系統(tǒng)（OSS）

運營商一直在尋求降低開銷和運營費用，因此系統(tǒng)管理和運營支持系統(tǒng)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(yōu)勢在大多數(shù)情況下對終端用戶來說是顯而易見的。

移動性和5G技術(shù)

該技術(shù)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(shù)百公里。這一特點使得它們可以服務(wù)處于所有運輸模式下的用戶。監(jiān)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(lǐng)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(dāng)前的IDM供應(yīng)商可能對將其能力擴展到企業(yè)購買的5G服務(wù)中非常感興趣。

服務(wù)5G的新頻譜

預(yù)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(wǎng)絡(luò)，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(guān)鍵缺點是對傳統(tǒng)較大規(guī)模的蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(fā)和部署中合理吞吐量和容量目標(biāo)需要更多的頻譜，然而即便能夠聚合較小的頻譜塊，現(xiàn)有的頻譜分配也是不夠的。

新的賦能技術(shù)

我們期望看到更高的MIMO出現(xiàn)，例如16-64流、更積極的調(diào)制和信道編碼、改進的功率利用效率以及其他的相關(guān)進步。小型蜂窩將會經(jīng)常用到，在人口密度較高的地區(qū)修建大型蜂窩塔的日子可能已經(jīng)屈指可數(shù)了。隨著越來越多的基礎(chǔ)設(shè)施被部署在云服務(wù)中，當(dāng)前的趨勢是在網(wǎng)絡(luò)中（包括SDN和NFV）將會出現(xiàn)5G應(yīng)用。

5G可能不需要在芯片或制造技術(shù)方面取得重大進展，并且更有限的地理覆蓋范圍給設(shè)備功耗帶來了優(yōu)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(shù)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(shù)風(fēng)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(yōu)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(zhàn)是時間表進度，因為系統(tǒng)工程的復(fù)雜性導(dǎo)致需要的時間比許多人預(yù)期的要更長。

5G和物聯(lián)網(wǎng)

作為有線網(wǎng)絡(luò)的替代品，5G必須支持各類流量和各種可能的設(shè)備，如廣播質(zhì)量級視頻分發(fā)、遙測、植入式醫(yī)療設(shè)備、增強和虛擬現(xiàn)實、高級交互和圖形（不僅僅是游戲）。其應(yīng)用列表還包括互聯(lián)網(wǎng)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(jiān)控/控制以及救災(zāi)。不過，機器人和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以容忍有限的數(shù)據(jù)吞吐量和延遲波動。我們預(yù)計在未來十年左右將有數(shù)百億臺5G設(shè)備被部署，因此挑戰(zhàn)和需求都很大。

行業(yè)增長

為了繼續(xù)發(fā)展業(yè)務(wù)，基礎(chǔ)設(shè)施和用戶設(shè)備的電信運營商、運維商和設(shè)備廠商需要不斷地部署新技術(shù)，這些新技術(shù)要有終端用戶可以看到的優(yōu)勢，并且這些優(yōu)勢可以被量化評估。因為要想繼續(xù)發(fā)展業(yè)務(wù)，僅僅通過發(fā)展新的簽約用戶是無法實現(xiàn)的。

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

5G的標(biāo)準(zhǔn)

3G是最后一個具有正式定義的G。國際電信聯(lián)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(xiàn)了博弈，目前普遍的共識是將第三代合作伙伴計劃（3GPP）規(guī)定的LTE和LTE-Advanced作為最低門檻。3GPP是一個由主要通信企業(yè)和協(xié)會組成的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織，在全球范圍內(nèi)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(wǎng)絡(luò)行業(yè)的主導(dǎo)因素，也是全IP核心網(wǎng)、LTE、LTE-Advanced等蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署的重要推動力量。

鑒于該組織的領(lǐng)導(dǎo)地位，我們預(yù)計到Release 16出現(xiàn)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(lián)也在通過其ITU-R內(nèi)的IMT-2020項目努力推動這一工作，預(yù)計他們的工作將在2020年完成。ETSI在5G領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)（NGMN）聯(lián)盟。這是一個運營商協(xié)會，性質(zhì)類似于Wi-Fi聯(lián)盟。他們的5G白皮書可能是迄今為止發(fā)布的關(guān)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(xié)調(diào)。

5G vs. LTE

由于4G最后被無線電技術(shù)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(shù)從LTE-Advanced Pro開始算起，有些人將其稱之為4.5G，該技術(shù)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(dāng)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(jīng)相當(dāng)模糊了。

企業(yè)IT經(jīng)理和終端用戶注意到“千兆LTE”的營銷已經(jīng)開始。雖然這一進展不是嚴(yán)格意義上的5G，但是這一舉措很可能預(yù)示著5G將推向市場。雖然我們預(yù)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(guī)服務(wù)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(xiàn)這類部署。包括三星Galaxy S系列在內(nèi)的新設(shè)備，甚至是即將推出的新款iPhone都將采用這項技術(shù)。這些服務(wù)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(jīng)是5G技術(shù)，因為它們已經(jīng)具有了非常高的吞吐量、小型蜂窩網(wǎng)絡(luò)，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(shù)與Wi-Fi之間的硬切換可能會成為未來關(guān)鍵的5G部署策略，尤其是增加室內(nèi)覆蓋范圍和容量。我們建議提供確定性關(guān)聯(lián)（而不是允許客戶端設(shè)備決定與哪個AP關(guān)聯(lián)以及何時漫游等），這可能是值得Wi-Fi社區(qū)努力的一個有價值的領(lǐng)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(xiàn)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(guī)在全國范圍內(nèi)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(dāng)前的生產(chǎn)系統(tǒng)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(yīng)用也是開發(fā)5G商業(yè)模式的人所關(guān)注的問題。最后，LTE和Wi-Fi之間在未經(jīng)許可的頻段中已經(jīng)出現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)瓶頸。因此大幅增加回程容量非常關(guān)鍵，毫米波段預(yù)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(wǎng)絡(luò)和終端用戶設(shè)備的復(fù)雜性。前幾代的淘汰對于提高頻譜效率至關(guān)重要，因此運營商需要仔細規(guī)劃、分階段部署和升級。

● 其他監(jiān)管政策——除頻譜監(jiān)管外，還需要重新審視網(wǎng)絡(luò)中立、通信服務(wù)稅收、普通服務(wù)和國家整體寬帶政策等領(lǐng)域內(nèi)的其他規(guī)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(wù)有可能繼續(xù)采用固定費率，但是50Mbps以上IP服務(wù)的定價尚不清楚。我們之前曾經(jīng)看到不限流量套餐在消失了幾年之后又重新出現(xiàn)了。這種不斷變化也是企業(yè)規(guī)劃調(diào)整的一部分，包括根據(jù)BYOD（自帶設(shè)備）政策選擇合適的服務(wù)項目。

5G的可用性

需要注意的是，5G仍在持續(xù)建設(shè)當(dāng)中，并已經(jīng)展開了一些現(xiàn)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(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)還不存在，更不用說所需的硬件和軟件了。 預(yù)計在2020/2021時間框架之前5G服務(wù)不會被普遍提供。臨界質(zhì)量（這個術(shù)語用來描述主要人口中心內(nèi)的高可靠可用性）不會在2025年之前出現(xiàn)。不過，不要擔(dān)心，雖然3G服務(wù)應(yīng)該會在2025年左右開始退網(wǎng)，但是4G應(yīng)該至少在2030年之前會保持良好的可用性。因此企業(yè)有足夠的時間來規(guī)劃和完成向5G的轉(zhuǎn)換。不過，我們希望移動設(shè)備供應(yīng)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(wǎng)絡(luò)的時間表。

鑒于BYOD計劃普遍存在以及它們?nèi)詫⒗^續(xù)成為企業(yè)為員工配備移動設(shè)備的主要模式這一事實，大多數(shù)的企業(yè)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(yīng)該是更新報銷政策，將報銷政策作為企業(yè)5G服務(wù)計劃的一個推動力。

與此同時，企業(yè)應(yīng)該開始考慮5G對他們自己的內(nèi)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(shù)終端用戶之外大部分用戶對網(wǎng)線的需求一樣，5G可能代表著所有的人都不再需要網(wǎng)線。記住，5G是替代性技術(shù)，而不是補充性技術(shù)。由于我們認為5G將涵蓋當(dāng)前的Wi-Fi，因此5G的出現(xiàn)幾乎不會影響到企業(yè)對辦公大樓內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)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(wù)業(yè)務(wù)，甚至是一些增值服務(wù)。此外，至少在可預(yù)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(nèi)，5G應(yīng)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(fā)展，并不斷吸收Massive MIMO等前沿創(chuàng)新科技，以持續(xù)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(jié)論是，向5G過渡的無線體驗曲線已經(jīng)遠遠地滿足了我們所有的人，包括供應(yīng)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(wǎng)絡(luò)與移動計算咨詢公司Farpoint Group的負責(zé)人。

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