即使您并不熟悉無線技術,想必也一定聽說過5G。在今年早些時候舉辦的世界移動通信大會上,5G順理成章地成為了最重要議題之一,各大電視廣播公司以及不計其數(shù)的主流網(wǎng)絡和紙質(zhì)媒體也紛紛報道了有關5G的話題,盛況宛若當年4G(LTE)行將到來之際。然而,5G至少還需要五年才能普及,為何它現(xiàn)在就能如此博人眼球?
LTE-A地位幾何?
在5G的耀眼光芒下,增強型長期演進技術(LTE-Advanced,簡稱LTE-A或4G+)雖然依舊在部署,卻已經(jīng)遠不如業(yè)內(nèi)典型技術那樣叫好叫座。在3G向4G轉(zhuǎn)變期間,3.5G實現(xiàn)了可接受的數(shù)據(jù)速率,彌合了兩代技術之間的差距。與之類似,LTE-A也可以視為介于LTE和5G之間的4.5G技術,它可以提高理論數(shù)據(jù)速率和頻譜效率、處理更多并發(fā)用戶流量、在蜂窩站點覆蓋區(qū)域的邊緣實現(xiàn)更高的性能,并在其他各種方面鋪平通往5G的道路。它還引入了載波聚合、多輸入多輸出(MIMO)和中繼節(jié)點技術,其中載波聚合(圖1)是指將多個載波(信道)組合到一起實現(xiàn)更大的帶寬,這些載波可位于相鄰乃至完全不同的頻率上。
至于MIMO,如果您有一臺帶多根天線的IEEE 802.n或IEEE 802.11ac無線路由器,很可能就已經(jīng)對它略知一二。這類產(chǎn)品通過多根天線來發(fā)送和接收兩個或更多個數(shù)據(jù)流,從而提高數(shù)據(jù)速率,這就是稱為“空間復用”的技術。載波聚合和MIMO在LTE階段就已經(jīng)起步,但在LTE-A中得到了增強,因而后者能夠更充分地利用所謂的“小蜂窩”,這是一種遍布網(wǎng)絡覆蓋范圍內(nèi)各個角落的小型基站。2015年8月,SK Telecom在韓國啟用了第一個LTE-A網(wǎng)絡,同時該技術也在美國得到了部署。蘋果最新一代的iPhone手機、大多數(shù)三星智能手機,以及多款來自于LG、微軟/諾基亞、摩托羅拉(已被聯(lián)想收購)、華為和黑莓的智能手機產(chǎn)品都搭載了LTE-A。日后,我們要逐漸習慣5G被稱為“IMT-2020”,因為這是國際電信聯(lián)盟(ITU)確定的正式名稱,該國際組織是聯(lián)合國負責監(jiān)督和協(xié)調(diào)全球通信的機構。不過,大多數(shù)人依然稱之為5G。
圖1:5x20 MHz載波聚合(來源:3GPP Release 10)
前途無量,更需淡定
如今,全球5G營銷開展得如火如荼,在技術進步的加持下,“萬物互聯(lián)”似乎指日可待。但話說回來,我們真的能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的承諾嗎?當今媒體炒作之下的整個5G夢,其實是值得懷疑的,畢竟最終成果不可能逃脫物理定律的限制,況且5G試圖達成的大多數(shù)目標都必須建立在更大范圍科學研究的基礎上,這本身就關系到某些目標的成敗。
當然,5G絕不僅僅是上傳和下載速度的“又一次”提升——按照英特爾的說法,5G是“一個端到端的生態(tài)系統(tǒng),能夠讓完全移動和互聯(lián)的社會成為現(xiàn)實”。它依賴于許可頻譜和免許可頻譜、模塊化設計、基于云的軟件定義網(wǎng)絡和動態(tài)分配的資源,這將促使人們在很大程度上改變無線網(wǎng)絡的構建編排方式和運行頻率,顯著降低延遲(用戶與其通信對象之間的往返時間),并且讓更多類型的設備可以連接到這些網(wǎng)絡。
除此以外,最低理論數(shù)據(jù)速率提高到10 Gb/秒(圖2)、每單位面積帶寬提高1000倍、同時連接設備數(shù)量增加10到100倍、網(wǎng)絡年耗電量降低90%以及讓微型物聯(lián)網(wǎng)設備可以連續(xù)10年正常運作而無需充電或更換電池,這些也都是5G需要實現(xiàn)的目標。雖然理論數(shù)據(jù)速率可達10 Gb/秒,但實際應用中會顯著低于這一水平,可就算“只能”實現(xiàn)500 Mb/秒的數(shù)據(jù)速率,也已經(jīng)達到了至少十倍于當今絕大多數(shù)用戶體驗需求的水平,也比常規(guī)的家庭寬帶更快。
圖2:從3.5G到5G的理論數(shù)據(jù)速率(來源:GSMA Intelligence)
5G如此誘人的前景,預示著它能夠在娛樂內(nèi)容、寬帶交付以及諸如完全基于云的企業(yè)計算環(huán)境等各類應用上與電纜和光纖網(wǎng)絡開展競爭。在5G生態(tài)內(nèi)部,這樣的前景意味著需要為數(shù)十億的機器對機器(即物聯(lián)網(wǎng))設備提供電力和通信,分析師認為這些設備將在2020年投入運行,這恰巧與5G可能開始部署的時間吻合。
實際上,5G的大部分所謂獨特之處都可以通過現(xiàn)有技術實現(xiàn),排除掉它們之后,余下的兩種才是真正的5G獨有特性,分別是超低延遲和超過1 Gb/秒的數(shù)據(jù)速率,而低延遲無疑是其中最困難的技術挑戰(zhàn):如果無法將延遲降低到1毫秒之內(nèi),便意味著某些功能無法實現(xiàn),這些功能最終將會從標準中排除。