秦 雪/編譯

迎接即將到來的5G時代
——威瑞森與AT&T欲推出5G產(chǎn)品和服務(wù)

秦 雪/編譯

● 隨著各大運營商爭相向市場推出5G服務(wù)，爭議也越來越大。

不同于大多數(shù)時代，無線時代都是用方便的數(shù)字做名稱，而且每個名稱的問世都會帶來一些非凡的新功能，例如，2G首次實現(xiàn)了短信發(fā)送，3G讓我們體驗到只要手機在手隨時都可以暢游網(wǎng)絡(luò)的快感。

因此，當(dāng)手機制造商和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商開始討論5G的新功能及其實現(xiàn)細(xì)節(jié)時，人們紛紛揣測，當(dāng)數(shù)據(jù)以每秒100兆比特的高速度向智能手機傳輸數(shù)據(jù)時，又會展示什么樣的新奇跡。5G將有多神奇，我們也許很快就能親身體驗到。2017年，威瑞森公司（Verizon）和美國電話電報公司（AT&T）計劃向已建有5G技術(shù)固定無線網(wǎng)絡(luò)的部分家庭和企業(yè)用戶提供寬帶上網(wǎng)服務(wù)。通過這些5G試點項目，部分公眾將有機會率先體驗直到21世紀(jì)20年代初才會全面鋪開的5G技術(shù)之奇妙。

運營商希望5G技術(shù)為智能手機用戶提供的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度將是今天4G技術(shù)的10倍，且延時時間只有1毫秒。目前，國際電信聯(lián)盟（ITU）等標(biāo)準(zhǔn)組織正在為2020年上市的5G制定技術(shù)規(guī)范和性能參數(shù)，計劃8年間完成的這一工作已經(jīng)進入中期階段?！澳壳耙磺卸歼€懸而未定。”ITU負(fù)責(zé) 5G技術(shù)的科林·蘭特里（Colin Langtry）說道。

對于許多投資推廣 5G的人來說，這個拖得很長的時間表可能是個問題，待到2020年5G標(biāo)準(zhǔn)最終確定之時，運營商和政府預(yù)計已為5G開發(fā)投入了50億美元。巨額投資以及數(shù)據(jù)饑渴客戶帶來的壓力促使運營商加速前進。為了開發(fā)最適合的無線傳送、天線和信號處理技術(shù)，各家公司已于2016年完成了一系列的實驗室測試和試驗，以期盡快將這些技術(shù)和功能推向市場。

“說真的，5G是一個模糊的、尚不確定的概念?！泵绹鴩铱茖W(xué)基金會無線項目監(jiān)管的一位項目主管提亞戛·南達戈帕爾 （Thyaga Nandagopal）說道，“不過現(xiàn)在業(yè)界正在迅速將其范圍縮小到幾種技術(shù)上，進展速度很快?！?/p>

威瑞森和AT&T都表示，他們在2017年開發(fā)的固定無線網(wǎng)絡(luò)將采用毫米波段上傳信號，可以說這是最熱門的5G新技術(shù)。毫米波段的正式定義是頻率在30～300兆赫、信號波長在 1～10毫米之間的波。5G比傳統(tǒng)的蜂窩信號波長更短，傳播頻率也要低得多，通常頻率為6千兆赫，波長為幾十厘米。

使用毫米波段可解決如今運營商面臨的一個大問題：客戶想要一次傳輸更多的數(shù)據(jù)，但傳統(tǒng)的6千兆赫波段呈現(xiàn)前所未有的擁擠狀態(tài)，相比之下，毫米波段是頻譜上比較開闊的部分，可提供更多有吸引力的可能性。

在早期測試中，威瑞森公司特別關(guān)注的是28千兆赫的波段，自美國聯(lián)邦通信委員會于2016年7月開通了這個波段和其他高頻波段用于商業(yè)用途以來，它就成為5G的寵兒了。AT&T也在德克薩斯州奧斯汀進行了28千兆赫和另一個受歡迎的15千兆赫波段的毫米波段的測試，AT&T甚至在實驗室里取得了15兆赫波段上峰值達每秒14千兆比特的數(shù)據(jù)傳輸速度。

其他公司也取得了振奮人心的結(jié)果。在2016年費城舉辦的百年美洲杯足球錦標(biāo)賽上，斯普林特公司（Sprint）在15兆赫波段上以峰值達每秒 4千兆比特的數(shù)據(jù)傳輸速度為現(xiàn)場觀眾進行實況轉(zhuǎn)播。

日本的NTT Docomo公司則嘗試了另一種的5G技術(shù)——多重輸出（MIMO），通過這一技術(shù)，幾十條可編程天線可同時從一個基站發(fā)出和接收信號，在 15千兆赫波段上可達到每秒 20千兆比特的超高速度。以這個速度，一部時長 2小時的 1080P高清電影只需 1.5秒就能傳輸完畢。

如今，盡管全面的5G標(biāo)準(zhǔn)還需幾年時間才能出臺，但威瑞森和AT&T公司已經(jīng)迫不及待地想要與客戶一起分享他們前期測試中取得的數(shù)據(jù)傳輸速度。不過，雖然這兩家公司可能會最先把毫米波提供給用戶，但它們的固定無線網(wǎng)絡(luò)還達不到許多專家認(rèn)為的“真”5G水平。

不同于連接智能手機的網(wǎng)絡(luò)，固定無線系統(tǒng)發(fā)送一個聚焦束將一個站點與另一個站點連接起來，比如從基站到屋頂天線，然后運營商通過與天線相連的以太網(wǎng)電纜將寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入大樓內(nèi)的辦公室或公寓里。

全球手機網(wǎng)絡(luò)接入情況：世界上 74億人中有95%的人用手機上網(wǎng)，但手機網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量存在很大差異。4G以上占53%；3G為 31%；2G占11%

為全面實現(xiàn)5G，運營商和手機制造商還必須找出如何向乘坐汽車或火車或走在人行道上的移動用戶高速傳輸數(shù)據(jù)的辦法，5G應(yīng)用場景的宏大暢想還包括自動駕駛汽車、聯(lián)網(wǎng)家用電器和工業(yè)機器人。

當(dāng)然還存在其他一些問題。毫米波段無法輕易穿透樓宇等障礙物，而且比傳統(tǒng)微波信號更容易被水和空氣中的氧分子吸收。因此要傳輸同等距離來自智能手機的信號，它們需要更大的功率。鑒于這些問題，使用毫米波為移動用戶服務(wù)需要更復(fù)雜的信號處理技術(shù)以及分布密度更大的基站。

遺憾的是，一些批評者認(rèn)為，固定無線網(wǎng)絡(luò)部署分散了運營商的精力，他們應(yīng)該更多專注于開發(fā)其他功能?！斑@在實際上延緩了5G的開發(fā)?！笨▋?nèi)基技術(shù)投資集團首席技術(shù)官保羅·斯特魯薩克（Paul Struhsaker）說道。

競爭對手警告說，如果其他公司適時出現(xiàn)了更好的技術(shù)，威瑞森和AT&T公司早期在固定無線設(shè)施上的投資可能會打水漂。業(yè)內(nèi)專家也很擔(dān)心運營商之間產(chǎn)生分歧?！霸跇?biāo)準(zhǔn)制定之前就開始實施是一種風(fēng)險投資，很可能3年后它就過時了?！彼蛊樟痔毓臼紫夹g(shù)運營官甘特·奧滕多弗（Günther Ottendorfer）說道。

盡管如此，威瑞森公司網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主管桑約吉塔·薩桑德（Sanyogita Shamsunder）仍表示，2017年公司將繼續(xù)大膽利用固定無線網(wǎng)推進 5G計劃。她說，“我們看到了合理的使用實例，我們認(rèn)為能夠處理好這項技術(shù)，所以我們會一如既往地做下去?！?/p>

[資料來源：IEEE Spectrum][責(zé)任編輯：松 石]

本文作者艾米·諾爾德姆（Amy Nordrum）現(xiàn)為IEEE Spectrum助理編輯，報道范圍涵蓋了無線、移動和互聯(lián)網(wǎng)等多項通信技術(shù)。她最喜歡報道是科學(xué)、業(yè)務(wù)、技術(shù)和社會諸多學(xué)科交叉的題材。