谈5G前，先厘清这些

Craig Mathias

作为无线广域网通信发展的下一阶段，5G网络倍受瞩目。因为它们将把蜂窝网络的角色从有线网络的补充产品变成有线网络的替代产品，实现由“移动优先”到“只使用移动”的战略性转变。

用户应当从现在开始就展开基础性规划。了解5G是如何在大大小小的公司、各行各业和诸多任务中适应IT项目并助力这些IT项目现在并非为时尚早。

5G将为终端用户提供额外的吞吐量、容量和其他要素，以解决地理可用性、用户群、用户设备、容量需求和应用要求方面出现的持续而显著的增长，同时它们还能够让服务提供商在整体战略、服务产品和拓宽市场占有率方面获得新机遇。

下表是5G无线技术的主要功能。

本文将探讨5G背后的技术和市场驱动因素，重点介绍5G对企业和公司IT的意义。

虽然5G至今仍然是一个没有被精准定义的术语，但是发展所需的关键目标已经变得清晰。这些目标如下：

5G的速度

与Wi-Fi一样，吞吐量的新上限决定了蜂窝网络的重要进展。对于5G来说，虽然其实际最低吞吐量为1 Gbps，但是部分人认为这一数值可以提高到10Gbps。然而，它们也面临与Wi-Fi一样情况，根据单个蜂窝和系统的容量进行考虑是非常重要的。我们认为，每名用户50Mbps的吞吐量是一个非常合理的假设，在未来五年内某些部署中的峰值吞吐量会实现300Mbps。更高的吞吐量已经超出了我们的计划范围，但是这也是有可能实现的。

减少延迟

或许比吞吐量更重要的是减少每个数据包的往返时间。减少延迟对于语音、视频和提高整体容量都非常重要。5G的无线延迟目标小于10毫秒，在某些特定服务类别中可能要达到1毫秒。

5G网络管理和运营支持系统（OSS）

运营商一直在寻求降低开销和运营费用，因此系统管理和运营支持系统的增强可以提高可靠性、可用性、可维护性、弹性、一致性、分析能力和运营效率。这些优势在大多数情况下对终端用户来说是显而易见的。

移动性和5G技术

该技术将支持为以极高速度运动的用户提供移动性，用户的速度可以高达每小时数百公里。这一特点使得它们可以服务处于所有运输模式下的用户。监管和场景限制仍将适用，在飞机上仍然如此，这点尤为值得注意。

提高安全性

安全性仍然是IT领域的一个重要方面，在安全方面没有人会永远无懈可击，因此加密、身份验证和隐私将被强化。身份管理（IDM）解决方案与许多公司目前从一些电信运营商那里得到的解决方案一致并不足为奇。当前的IDM供应商可能对将其能力扩展到企业购买的5G服务中非常感兴趣。

服務5G的新频谱

预计在30GHz以上的毫米波频段中的频率将在部分5G部署中被使用。这些频率上已获许可和未获许可的频谱都可在全球许多地方获得。毫米波频率通常适用于小型蜂窝网络，因为它们需要更小且更少外伸的天线，并且与生俱来的信号方向性可以使频谱效率倍增。

毫米波的关键缺点是对传统较大规模的蜂窝网络的适用性较差以及信号穿透性较差（例如在建筑物中），不过这在频率重用方面是有利的。不管怎样，5G开发和部署中合理吞吐量和容量目标需要更多的频谱，然而即便能够聚合较小的频谱块，现有的频谱分配也是不够的。

新的赋能技术

我们期望看到更高的MIMO出现，例如16-64流、更积极的调制和信道编码、改进的功率利用效率以及其他的相关进步。小型蜂窝将会经常用到，在人口密度较高的地区修建大型蜂窝塔的日子可能已经屈指可数了。随着越来越多的基础设施被部署在云服务中，当前的趋势是在网络中（包括SDN和NFV）将会出现5G应用。

5G可能不需要在芯片或制造技术方面取得重大进展，并且更有限的地理覆盖范围给设备功耗带来了优势，即使更高的时钟频率也只占很少一部分能耗。尽管如此，在技术和可行性分析以及成本方面仍然有很多工作要做，不过我们还没有看到什么亮点。5G整体技术风险水平很低，并且不像WiMAX那样在与上一代相比没有什么明显优势的情况下就进行过度的营销炒作。也许5G面临的最大挑战是时间表进度，因为系统工程的复杂性导致需要的时间比许多人预期的要更长。

5G和物联网

作为有线网络的替代品，5G必须支持各类流量和各种可能的设备，如广播质量级视频分发、遥测、植入式医疗设备、增强和虚拟现实、高级交互和图形（不仅仅是游戏）。其应用列表还包括互联网自动驾驶汽车、遥控驾驶载具（如无人驾驶飞机）、公共安全、建筑和市政自动化/监控/控制以及救灾。不过，机器人和物联网设备可以容忍有限的数据吞吐量和延迟波动。我们预计在未来十年左右将有数百亿台5G设备被部署，因此挑战和需求都很大。

行业增长

为了继续发展业务，基础设施和用户设备的电信运营商、运维商和设备厂商需要不断地部署新技术，这些新技术要有终端用户可以看到的优势，并且这些优势可以被量化评估。因为要想继续发展业务，仅仅通过发展新的签约用户是无法实现的。

简而言之，5G是一个商机，其设计和实施旨在向用户提供可以媲美有线网络的所有通信功能和性能。这也是用户们一直所期望的。考虑到上述所有要求，要达到这一目标并不容易，可能需要花上一些时间和大量资金。

5G的标准

3G是最后一个具有正式定义的G。国际电信联盟（ITU）明确其吞吐量最高要达到2Mbps。4G的定义从未正式定下来，甚至在4G的认识上还出现了博弈，目前普遍的共识是将第三代合作伙伴计划（3GPP）规定的LTE和LTE-Advanced作为最低门槛。3GPP是一个由主要通信企业和协会组成的行业标准组织，在全球范围内得到了广泛的支持和尊重。自3G以来，该群体一直是定义蜂窝网络行业的主导因素，也是全IP核心网、LTE、LTE-Advanced等蜂窝网络部署的重要推动力量。

鉴于该组织的领导地位，我们预计到Release 16出现时，可能也就是在2019年下半年时，3GPP将从营销和运营的角度定义5G。国际电联也在通过其ITU-R内的IMT-2020项目努力推动这一工作，预计他们的工作将在2020年完成。ETSI在5G领域也很活跃。在这场5G辩论中，另一个扮演重要角色的组织是下一代移动网络（NGMN）联盟。这是一个运营商协会，性质类似于Wi-Fi联盟。他们的5G白皮书可能是迄今为止发布的关于5G的最完整的愿景和工作定义。很显然，对于各方的工作需要进行一些协调。

5G vs. LTE

由于4G最后被无线电技术所定义，那么5G最终可能会采用同样的方式。这里的下一代技术从LTE-Advanced Pro开始算起，有些人将其称之为4.5G，该技术最初在3GPP Release 13中被详细说明。Release 15可能会将LTE Advanced Pro融入到NR（新无线电）当中做进一步提升。但实际上，特别是从营销角度来看，4G和5G之间的界限已经相当模糊了。

企业IT经理和终端用户注意到“千兆LTE”的营销已经开始。虽然这一进展不是严格意义上的5G，但是这一举措很可能预示着5G将推向市场。虽然我们预计某些终端用户可能偶尔会遇到高于100Mbps的吞吐量，但是千兆位LTE无法满足此类级别常规服务所需的容量。不管情况如何，最早在今年年底，一些场所中就会出现这类部署。包括三星Galaxy S系列在内的新设备，甚至是即将推出的新款iPhone都将采用这项技术。这些服务最终还是要取决于每个运营商的部署计划。

先进的广域无线电不是唯一的可能。NR中的功能之一是与Wi-Fi互通。尽管我们可能会认为Wi-Fi-802.11ac和60GHz 802.11ad已经是5G技术，因为它们已经具有了非常高的吞吐量、小型蜂窝网络，以及除了OSS和在许可频率运行之外的所有5G的其他必要属性。广域5G技术与Wi-Fi之间的硬切换可能会成为未来关键的5G部署策略，尤其是增加室内覆盖范围和容量。我们建议提供确定性关联（而不是允许客户端设备决定与哪个AP关联以及何时漫游等），这可能是值得Wi-Fi社区努力的一个有价值的领域。

5G的障碍

虽然5G市场肯定最终会取得成功，但是仍然存在着许多问题。其中最重要的一个问题可能是频谱的可用性，这是充分确保实现5G宽带承诺的重要保证。正如我们上面提到的，在全球5G专用频谱中，很大一部分将在30GHz以上的毫米波波段中，这其中几乎肯定包括60GHz的频谱、70～80GHz甚至更高的频谱。尽管如此，到底能有多少特定频率可供使用，那是政府的范畴，这些政府法规在全国范围内会有所不同。此外，目前已分配的频谱中的一部分可能被重新利用或分配，但是这些频谱与当前的生产系统是共存的，这也是一个头疼的问题。鉴于涉及大量资金，频谱拍卖的进一步应用也是开发5G商业模式的人所关注的问题。最后，LTE和Wi-Fi之间在未经许可的频段中已经出现了冲突，这些冲突需要行之有效的解决方案。

以下是5G可能存在的其他一些潜在问题：

● 回程——蜂窝之间、运营商网络和互联网本身之间的互连容量必须与为用户提供的容量相称，以避免出现瓶颈。因此大幅增加回程容量非常关键，毫米波段预计将成为使用的主力。

● 共存与演进——3G、4G和5G需要共存一段时间，这增加了运营商网络和终端用户设备的复杂性。前几代的淘汰对于提高频谱效率至关重要，因此运营商需要仔细规划、分阶段部署和升级。

● 其他监管政策——除频谱监管外，还需要重新审视网络中立、通信服务税收、普通服务和国家整体宽带政策等领域内的其他规定，甚至可能是重新进行通盘考虑。

● 定价——我们目前还不知道5G的定价可能会采用何种模式。虽然语音、短信和类似的窄带服务有可能继续采用固定费率，但是50Mbps以上IP服务的定价尚不清楚。我们之前曾经看到不限流量套餐在消失了几年之后又重新出现了。这种不断变化也是企业规划调整的一部分，包括根据BYOD（自带设备）政策选择合适的服务项目。

5G的可用性

需要注意的是，5G仍在持续建设当中，并已经展开了一些现场试验，至少名义上是这样。虽然有时候这些试验项目是以5G的名义进行营销的，但它们并不是真正意义上的早期部署，因为基础标准还不存在，更不用说所需的硬件和软件了。 预计在2020/2021时间框架之前5G服务不会被普遍提供。临界质量（这个术语用来描述主要人口中心内的高可靠可用性）不会在2025年之前出现。不过，不要担心，虽然3G服务应该会在2025年左右开始退网，但是4G应该至少在2030年之前会保持良好的可用性。因此企业有足够的时间来规划和完成向5G的转换。不过，我们希望移动设备供应商和运营商能够提供一些激励机制以便市场能够更快地接受5G。

5G无线网络的时间表。

鉴于BYOD计划普遍存在以及它们仍将继续成为企业为员工配备移动设备的主要模式这一事实，大多数的企业IT部门只需要将少量精力放在终端用户5G过渡的日常管理工作上即可。他们的主要工作应该是更新报销政策，将报销政策作为企业5G服务计划的一个推动力。

与此同时，企业应该开始考虑5G对他们自己的内部运营意味着什么。正如802.11ac打破了千兆屏障，消除了除少数终端用户之外大部分用户对网线的需求一样，5G可能代表着所有的人都不再需要网线。记住，5G是替代性技术，而不是补充性技术。由于我们认为5G将涵盖当前的Wi-Fi，因此5G的出现几乎不会影响到企业对办公大楼内的网络投資。为WLAN和WWAN提供一站式购物的同时，我们希望至少能够有一部分运营商能够提供托管服务业务，甚至是一些增值服务。此外，至少在可预见的未来，高容量有线回程和互连链路也不会受到5G的影响。

至于IT计划的其他部分，包括云、虚拟化等在内，5G应该是透明的，只是另一个也恰好是移动的快速链接。在这里，我再次重申一下我之前的观点，5G是进化性的，而不是革命性的。

我们最后要探讨的是：是否会有6G？信不信由你，我很怀疑它们的必要性。5G本身将随着时间的推移而发展，并不断吸收Massive MIMO等前沿创新科技，以持续满足不断增长的无线连接需求。所以就目前而言，我得出的结论是，向5G过渡的无线体验曲线已经远远地满足了我们所有的人，包括供应商、运营商、运维商、IT部门，甚至最终用户。这可能是有史以来最顺畅的蜂窝升级。

本文作者Craig J. Mathias为无线网络与移动计算咨询公司Farpoint Group的负责人。

原文网址

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