5G如箭在弦诸多挑战待解决

本刊记者 | 刁兴玲

5G如箭在弦诸多挑战待解决

本刊记者 | 刁兴玲

在物联网和移动互联网两大趋势的推动下，5G正成为各方关注的焦点，5G前景可期，但也面临着标准未统一、频谱稀缺等诸多方面的挑战。

移动宽带网络及相应的基础通信服务体系是构建信息社会的重要基石。自从工信部发放TD-LTE、LTE FDD牌照之后，三大运营商纷纷卖力经营4G，虽然目前4G是市场主流，但从国际标准组织、各大运营商、设备制造商,到终端厂商、芯片厂商、应用提供商等,均对5G展现出了巨大热情，也纷纷加大5G研发力度，全球通信市场5G时代已经不再遥不可及。

5G加速万物互联时代来临

1G到4G解决的主要是人与人之间的通信，5G则是要解决人与物、物与物之间的通信，并且在此基础上实现无处不在、低能耗、更安全的网络。虽然目前5G标准仍未明确，但物联网带来的庞大终端接入、数据流量需求以及种类繁多的应用体验提升需求等，使得关于5G的需求已经提前得到了业界的广泛认可。

中国信息通信研究院通信标准研究所所长王志勤认为,移动互联网和物联网是5G发展的双驱动，在物联网和移动互联网两大趋势的推动下，5G正成为各方关注的焦点。

从2010年开始，4G技术让运营商能够更高效地利用频谱，使得访问移动数据的速度比3G快10倍左右。4G的下一步发展最高可以达到峰值1Gbit/s的上网速率，而更高速率是5G的最大特点，5G可以最高达到10Gbit/s。在近期于美国波士顿召开的峰会上，诺基亚网络展示了一套新系统，该系统能够将网速提升至10Gbit/s，这一速度比当前4G网络的最快速度快了40倍。到2020年，万物互联时代在5G的推动下或将真正开启。

5G性能不仅在速度上实现大幅度提升，在容量方面：5G相比4G将实现单位面积移动数据流量增长1000倍；在延迟方面：5G端到端时延比4G缩短5倍；而在可接入性方面：可联网设备的数量增加10～100倍。

前几代移动通信技术着眼于更快的互联网速度，而5G将使互联网速度大为加快，使一系列新应用成为可能，真正实现万物互联。

各方力量抢夺5G市场

虽然4G热潮依旧，但是5G技术与相关规划进程却相当迅速，各国组织、各大厂商均有相关动作。近日，国际电联设立了一个新的焦点组，以确定2020年及以后的国际移动通信5G部署的网络标准化要求,这些“IMT-2020系统”将实现可以与光纤基础设施的速率和可靠性相媲美的无线通信。

为了让技术跟上时代变化，我国三大运营商均积极参与5G研发。中国移动早在两三年以前就已经启动了5G技术的研发工作，并持续推动虚拟化云端无线接取网络(C-RAN)。中国移动在MWC2015上，还宣布与日本NTT docomo、韩国KT开展5G合作，3家运营商将共同针对亚洲市场研究和丰富5G的需求，开展5G关键技术及系统验证，并与全球标准化组织合作以实现全球协调一致的频谱规划和统一的5G标准。

中国移动大步向前，中国联通、中国电信也不甘落后，已投入巨资进行5G的研究，目前已经在5G需求、愿景、关键技术等方面取得了积极的进展。

华为、中兴、爱立信、诺基亚、阿尔卡特朗讯五大设备商也在全力开发5G技术，这些技术将支撑移动连接的未来。大多数公司希望2018年能测试某种5G技术。

华为目前已经在5G组网架构、频谱使用、空口技术、基站实现等多个领域取得了突破性进展。华为无线网络产品线杨超斌曾透露：到2020年，华为将投入6亿美元研发5G技术，实现5G标准化。按照整体规划，到2018年华为将开始部署5G实验网，2020年部署5G商用网。

中兴通讯方面则推出了“Pre-5G”的方案，这是介于4G和5G之间的概念。Pre-5G在吞吐率、延迟等方面能够提供远远高于4G的用户体验，甚至可达到接近5G的水平。而Pre-5G与真正的5G区别在于：5G需要等待标准完成、芯片与终端成熟才能被用户接受，而Pre-5G则可以在4G网络上逐步引入，让用户更早体验到类似5G的服务。

爱立信正积极开发5G-LTE双连接及多点连接技术，希望未来LTE能与5G有更顺畅的连接。5G-LTE双连接和5G多点连接，前者让移动设备可以同时连接4G和5G，后者则可以让设备同时连接两个5G基站。爱立信认为，双连接技术是通往5G之路的里程碑，有利于LTE向5G平滑演进；而5G多点连接将成为支持包含宏蜂窝和小蜂窝覆盖多层网络的关键。

近日，诺基亚与阿尔卡特朗讯宣布将进行合并，并宣布将在5G上大量投资。“行业需要为5G做准备。”诺基亚首席执行官拉杰夫·苏里认为，“5G将比人们预期的时间更早到来，也会比人们预期的规模更大。”

在芯片方面，联发科明确表示已经投入人力和资源进行5G方面的研发。手机终端企业对5G也加大投入，酷派公司称每年将投入1亿元人民币进行5G研发，主要围绕与终端相关技术开展研究。

5G发展亟待统一标准

虽然5G前景可期，但目前对于“什么是5G技术”并没有明确标准定义。中国信息通信研究院院长曹淑敏在中国信息通信研究院发布《5G概念白皮书》时曾指出，当前5G工作正在从前期研究进入到标准制定的阶段，“制定全球统一的5G标准”已成为全球业界共同的呼声，迫切需要尽快确定统一的5G概念。

未来的5G网络很可能是一个多业务、多接入技术、多层次覆盖的系统，如何将这些有机地融合并合理利用，为用户提供最佳的业务体验，为运营商提供最强的网络能力，是首要的技术挑战。

目前5G频谱资源稀缺、频段的规划仍旧处于较为前期的阶段，并且频谱规划的进度依旧相对缓慢，新频谱的划分以及旧频谱重划将会产生长期的影响，由此可见，频段的规划利用将会是5G的大考验。

2020年的5G移动终端很可能要支持更多的、不同的无线通信技术，这对于芯片的设计、功耗、待机时间等方面，同样是巨大的挑战。此外，目前SDN/NFV等新技术正在掀起传输网络架构的革命，无线移动通信网络如何适应未来业务应用也需要进一步探讨和研究。支撑5G的新传输技术与组网方式，也将带来设备实现复杂、设备研发成本高、网络建设和运营维护难等方面全新的挑战。

当然，相信在整个产业链的共同推动下，这些挑战都将会在未来几年得到有效解决。