初次体验4G网络的用户通常会发出这样的感叹:“4G真快,感觉比3G要快很多”。的确,相比3G时代的上网速度,4G确实快了数倍;但你能想象吗?有一种技术比当前的4G速度还要快100倍!没错,这就是未来的5G——第五代移动通信技术,每秒下载速度可达10Gb,而其带来的不仅仅是上网速度的提升,还将带来众多前所未有的体验。准备好了吗?下面就随我们一起来认识5G,并提前感受5G时代的魅力吧!
一个关键的时间点:2020年
首先需要强调的是,5G(fifth-GeneraTIon),即第五代移动通信技术,目前尚无真正的标准,因此当前所说的“5G”只能看做是 4G/LTE+下一步演进的代名词。然而在移动通信技术领域,技术先行已经成为“惯例”,在真正的标准尚未确定之前,各大组织、厂商已经开始展开行动:
2009年,已有设备厂商开启5G相关的早期技术研究,并已于2011年和2012年展示了峰值速率达50Gbps的5G原型机基站。
2012 年,ITU(国际电信联盟)启动了5G标准化前期研究及发展规划,用3年时间进行需求愿景研究和未来技术趋势研究;同时在2015年11月之前进行频谱需求及候选频段研究;并在2015年中启动5G标准化流程,2017年底或2018年初启动候选技术方案征集,力争在2020年完成5G标准制定。
2013 年2月,欧盟宣布,将拨款5000万欧元,加快5G移动技术的发展,计划到2020年推出成熟的标准。与此同时,其将借助 5G PPP(5G Infrastructure Public-Private Partnership,5G基础设施公私合作伙伴关系)的力量步入 5G研发阶段。具体三个阶段,2014-2016年为基础研究以及愿景建立阶段,2016-2018年为系统优化和预标准化阶段,2018年-2020年为规模试验和初期标准化阶段。
2013年5月,又有厂商表示已率先开发出了首个基于5G核心技术的移动传输网络——在28GHz频段的下行速率达到了1Gbps,并计划于2020年开始商用该网络。
通过上述介绍我们不难发现,要等到2020年5G标准才有可能正式推出,在此期间,需求与愿景调查,频谱选择与确定,以及候选技术PK将是主旋律。
时代变化 对5G提出“硬需求”
回顾移动通信技术的发展,80年代,语音业务是新兴需求,因此基于模拟蜂窝技术的1G应运而生;随后到了90年代,语音业务需求量与日俱增,此时,数字技术取代模拟技术已经成为必须,而基于以时分多址(TDMA)和频分多址(FDMA)技术为主的数字蜂窝技术,使得2G(GSM)进一步提高了语音通话的质量,提高了频谱利用效率,同时降低了组网成本,满足了90年代新业务(语音和短信)的需求。
需求推动移动技术演进(图片来自百度文库)
进入21世纪,多媒体应用逐渐成为主流,“移动宽带”需求到来,以码分多址(CDMA)为主要特征的3G的出现,很好地支持了数据和多媒体业务;而最近两年,移动互联网又全面兴起,“移动宽带”需求进一步提升,以正交频分复用(OFDM)和多入多出(MIMO)为主要特征的4G成为了支持宽带数据和移动互联网业务的关键。
可以看到,是需求推动了移动技术的发展。因此虽然当前5G标准仍遥遥无期,但考虑到未来车联网、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,关于5G的一些“硬需求”已经提前得到了业界的广泛认可。包括在容量方面,5G相比 4G将实现单位面积移动数据流量增长1000倍;在传输速率方面,典型用户数据速率提升10到100倍,峰值传输速率可达10Gbps;在延迟方面,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到100倍;此外,在可靠性方面,低功率MMC(机器型设备)的电池续航时间将增加 10倍。
抓住5G机遇 掌控移动通信未来
相信大家都听过这样一句话,“三流企业做产品,二流企业做品牌(或服务),一流企业做标准”,标准的重要性不言而喻。但从1G到4G时代,我国通信行业更多的是在扮演“参与者”的角色,即处于“技术输入”的被动地位,而想要改变这一点,就必须抓住5G标准这个机遇,掌控5G技术未来的走向、未来的价值重心,最终手握开启5G时代的“金钥匙”,掌控移动通信未来。
为此,2013年2月,中国工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部联合成立了IMT-2020(5G)推进组。该推进组成员包括中国主要的运营商、制造商、高校和研究机构,旨在聚合中国产学研力量、推动中国第五代移动通信技术(标准化)研究和开展国际交流与合作。
2014年5月,IMT-2020(5G)推进组发布了第一份5G白皮书——《5G愿景与需求白皮书》。该白皮书指出,5G需要具备比4G更高的性能,支持0.1-1Gbps的用户体验速率,每平方公里一百万的连接数密度,毫秒级的端到端时延,每平方公里数十Tbps的流量密度,每小时500Km以上的移动性和数十Gbps的峰值速率。即提出了六大关键性能指标,包括用户体验速率、连接数密度、端到端时延、流量密度、移动性和用户峰值速率,其中用户体验速率是指真实网络环境下用户可获得的最低传输速率。
与此同时,该白皮书还指出,5G需要大幅提高网络部署和运营的效率,相比4G,频谱效率要提升5-15倍,能效和成本效率提升百倍以上。
5G愿景与需求(图片来自IMT官网)
通过对比不难发现,我国的“5G愿景与需求”相比ITU等提出的“硬需求”更加全面和细化。正如上图所示,红花绿叶相辅相成——其中5G的六大性能指标体现了5G满足未来多样化业务与场景需求的能力;而三个效率指标,则是我国实现5G可持续发展的基本保障。
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