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?yàn)樗鼈儗逊涓C網(wǎng)絡(luò)的角色從有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充產(chǎn)品變成有線網(wǎng)絡(luò)的替代產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)由“移動(dòng)優(yōu)先”到“只使用移動(dòng)”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(xiàng)目并助力這些IT項(xiàng)目現(xiàn)在并非為時(shí)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(shí)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(jī)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(dòng)因素，重點(diǎn)介紹5G對企業(yè)和公司IT的意義。

雖然5G至今仍然是一個(gè)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(jìn)展。對于5G來說，雖然其實(shí)際最低吞吐量為1 Gbps，但是部分人認(rèn)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(gè)蜂窩和系統(tǒng)的容量進(jìn)行考慮是非常重要的。我們認(rèn)為，每名用戶50Mbps的吞吐量是一個(gè)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(shí)現(xiàn)300Mbps。更高的吞吐量已經(jīng)超出了我們的計(jì)劃范圍，但是這也是有可能實(shí)現(xiàn)的。

減少延遲

或許比吞吐量更重要的是減少每個(gè)數(shù)據(jù)包的往返時(shí)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(dá)到1毫秒。

5G網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)營支持系統(tǒng)（OSS）

運(yùn)營商一直在尋求降低開銷和運(yùn)營費(fèi)用，因此系統(tǒng)管理和運(yùn)營支持系統(tǒng)的增強(qiáng)可以提高可靠性、可用性、可維護(hù)性、彈性、一致性、分析能力和運(yùn)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(dòng)性和5G技術(shù)

該技術(shù)將支持為以極高速度運(yùn)動(dòng)的用戶提供移動(dòng)性，用戶的速度可以高達(dá)每小時(shí)數(shù)百公里。這一特點(diǎn)使得它們可以服務(wù)處于所有運(yùn)輸模式下的用戶。監(jiān)管和場景限制仍將適用，在飛機(jī)上仍然如此，這點(diǎn)尤為值得注意。

提高安全性

安全性仍然是IT領(lǐng)域的一個(gè)重要方面，在安全方面沒有人會永遠(yuǎn)無懈可擊，因此加密、身份驗(yàn)證和隱私將被強(qiáng)化。身份管理（IDM）解決方案與許多公司目前從一些電信運(yùn)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(kuò)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(jì)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?yàn)樗鼈冃枰∏腋偻馍斓奶炀€，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(diǎn)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(jìn)的功率利用效率以及其他的相關(guān)進(jìn)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(jìn)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(shí)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(diǎn)。5G整體技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)行過度的營銷炒作。也許5G面臨的最大挑戰(zhàn)是時(shí)間表進(jìn)度，因?yàn)橄到y(tǒng)工程的復(fù)雜性導(dǎo)致需要的時(shí)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(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)、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(dòng)駕駛汽車、遙控駕駛載具（如無人駕駛飛機(jī)）、公共安全、建筑和市政自動(dòng)化/監(jiān)控/控制以及救災(zāi)。不過，機(jī)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(dòng)。我們預(yù)計(jì)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(yùn)營商、運(yùn)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?yàn)橐肜^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(shí)現(xiàn)的。

簡而言之，5G是一個(gè)商機(jī)，其設(shè)計(jì)和實(shí)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(dá)到這一目標(biāo)并不容易，可能需要花上一些時(shí)間和大量資金。

5G的標(biāo)準(zhǔn)

3G是最后一個(gè)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(dá)到2Mbps。4G的定義從未正式定下來，甚至在4G的認(rèn)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(jì)劃（3GPP）規(guī)定的LTE和LTE-Advanced作為最低門檻。3GPP是一個(gè)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I(xiàn)P核心網(wǎng)、LTE、LTE-Advanced等蜂窩網(wǎng)絡(luò)部署的重要推動(dòng)力量。

鑒于該組織的領(lǐng)導(dǎo)地位，我們預(yù)計(jì)到Release 16出現(xiàn)時(shí)，可能也就是在2019年下半年時(shí)，3GPP將從營銷和運(yùn)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(xiàng)目努力推動(dòng)這一工作，預(yù)計(jì)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(gè)扮演重要角色的組織是下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)（NGMN）聯(lián)盟。這是一個(gè)運(yùn)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(jìn)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(xì)說明。Release 15可能會將LTE Advanced Pro融入到NR（新無線電）當(dāng)中做進(jìn)一步提升。但實(shí)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(jìn)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(jì)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(xiàng)技術(shù)。這些服務(wù)最終還是要取決于每個(gè)運(yùn)營商的部署計(jì)劃。

先進(jìn)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(rèn)為Wi-Fi-802.11ac和60GHz 802.11ad已經(jīng)是5G技術(shù)，因?yàn)樗鼈円呀?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(yùn)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(gè)AP關(guān)聯(lián)以及何時(shí)漫游等），這可能是值得Wi-Fi社區(qū)努力的一個(gè)有價(jià)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(gè)問題可能是頻譜的可用性，這是充分確保實(shí)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(gè)頭疼的問題。鑒于涉及大量資金，頻譜拍賣的進(jìn)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(yùn)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(jì)將成為使用的主力。

● 共存與演進(jìn)——3G、4G和5G需要共存一段時(shí)間，這增加了運(yùn)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(yùn)營商需要仔細(xì)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(jìn)行通盤考慮。

● 定價(jià)——我們目前還不知道5G的定價(jià)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(fèi)率，但是50Mbps以上IP服務(wù)的定價(jià)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(xiàng)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(yàn)，至少名義上是這樣。雖然有時(shí)候這些試驗(yàn)項(xiàng)目是以5G的名義進(jìn)行營銷的，但它們并不是真正意義上的早期部署，因?yàn)榛A(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(jì)在2020/2021時(shí)間框架之前5G服務(wù)不會被普遍提供。臨界質(zhì)量（這個(gè)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(shí)間來規(guī)劃和完成向5G的轉(zhuǎn)換。不過，我們希望移動(dòng)設(shè)備供應(yīng)商和運(yùn)營商能夠提供一些激勵(lì)機(jī)制以便市場能夠更快地接受5G。

5G無線網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間表。

鑒于BYOD計(jì)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(dòng)設(shè)備的主要模式這一事實(shí)，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(bào)銷政策，將報(bào)銷政策作為企業(yè)5G服務(wù)計(jì)劃的一個(gè)推動(dòng)力。

與此同時(shí)，企業(yè)應(yīng)該開始考慮5G對他們自己的內(nèi)部運(yùn)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(bǔ)充性技術(shù)。由于我們認(rèn)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(shí)，我們希望至少能夠有一部分運(yùn)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(jì)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(gè)也恰好是移動(dòng)的快速鏈接。在這里，我再次重申一下我之前的觀點(diǎn)，5G是進(jìn)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(shí)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(yàn)曲線已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地滿足了我們所有的人，包括供應(yīng)商、運(yùn)營商、運(yùn)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(dòng)計(jì)算咨詢公司Farpoint Group的負(fù)責(zé)人。

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