5G有什么用？

从早期概念开始，5G 旨在实现三大类用例：增强型移动宽带 (eMBB)、大规模物联网部署和关键任务应用。用单一网络架构支持所有三个用例的最大挑战是每个用例要求的不同且经常相互冲突的要求。

设计用于支持 eMBB 的网络需要针对高速、中低延迟和有利可图的高效利用容量进行优化。另一方面，大规模物联网网络需要低成本、窄带宽、低控制平面开销和高可靠性，而关键任务网络则需要高速、低延迟和非常高的可靠性。

5G 第 1 阶段（第 15 版）主要关注 eMBB，但随着第 2 阶段（第 16 版）的最近完成，针对后两个市场的功能现在也已添加到标准中。因此，该行业现在已准备好开始兑现完整的 5G 承诺。

前几代移动通信标准主要侧重于速度和延迟的改进，而 5G 在沿着这些方向改进的同时，增加了第三个增强维度：适应性。前几代在信道大小、功率控制和频段互 *** 作性方面确实有一些有限的适应性。然而，就像 5G 在速度和延迟方面引入了数量级的改进一样，它也是为了适应能力。这是支持如此广泛的需求差异的关键，并使 5G 基本上可以使用最好的工具来完成这项工作。

在 Release 15 和 16 之间，5G 引入了几项功能，使其成为真正的进化和代际飞跃。例如，5G 新无线电 (5G NR) 不仅能够支持低频段（低于 1 GHz）和中频段（1 至 6 GHz）频率，而且还具有更大、更快的带宽和信道尺寸在毫米波 (mmWave) 频谱（高频段）中，同时利用传统的 4G 基础设施。

从表面上看，这似乎是一个相对微不足道的变化，增加了一个新的射频前端来支持这些频段。但是，了解不同的信道结构和控制平面要求以支持具有相同架构的如此广泛的频谱和用例，很明显 RF 频段支持只是问题的一部分。

支持信道适应性的其他 5G 框架特性，因为它与带宽、有效负载和用例有关，包括但不限于可扩展传输时间间隔 (TTI)、可扩展的子载波间隔和可变信道访问方法论。在前几代中，TTI 是固定的时间间隔。借助可扩展的 TTI，5G 网络现在能够利用较短的 TTI 来优化低延迟和高可靠性，而使用较长的 TTI 来优化频谱效率。

可扩展的数字和子载波间隔有效地帮助解决不同频段可用的不同信道带宽（尤其是包含高频段信道宽度），这对于宏/微混合的异构网络架构至关重要、室外/室内和低/中/高频段覆盖。

可变通道访问是指设备如何从网络请求和利用通道资源。在正常的移动宽带 *** 作中，移动设备通过控制信道向网络发出握手请求来启动信道访问。然后，该请求由网络确认并进行身份验证，以确保订户实际上有权使用网络资源。

认证后，移动设备被分配一个业务信道资源，该资源通过第 3 层消息进行通信。一旦获得业务信道，设备将需要保持同步 *** 作并仅在特定时间传输。但是，鉴于所涉及的延迟，这种类型的通道访问在物联网或大多数关键任务应用程序中不可行。

因此，5G 现在允许无授权上行链路传输以及穿孔。免授权传输消除了资源请求的开销信令，并允许设备在没有前面描述的握手的情况下接收信道资源。一旦获取了业务信道，打孔允许数据与信道框架设计异步传输，确保其他用户流量能够承受干扰并维持有效载荷的完整性。

5G 需要一个灵活的框架来支持各种部署和要求，同时为未来的用例和功能提供前向兼容性。（图片：高通）

这些 5G NR 功能不仅允许 5G 网络支持各种频段和用例，而且还可以在它们之间实现无缝互 *** 作。鉴于上述移动网络运营商正在部署的异构网络架构，这在不久的将来的 5G 网络中至关重要。为了最好地满足用户的动态、实时要求，这些架构提供的各种覆盖层是必不可少的。

在任何一个位置，网络可能需要支持需要所有三个频段和/或用例的应用程序。想象这样一个场景不需要想象力的大飞跃，咖啡馆的一个用户正在通过实时视频聊天进行在线游戏，另一个用户正在访问他们的企业云环境，而他们的嵌入式血糖仪正在发送更新到一个在线医疗服务，而拐角处的红绿灯正在向三到四个街区外的车辆提供非视线传感器信息的蜂窝车辆到基础设施更新。所有这些不同的工作负载都需要不同的带宽、延迟和可靠性向量。

这些用例中的每一个都可能由不同的频段和/或信道配置提供最佳服务，以根据需要优化性能、容量和可靠性。这部分是由于驻留在无线电频谱的某些部分中的信道的特性。例如，高频段信道由于其宽信道尺寸和高频率，最适合提供高吞吐量和低延迟。然而，考虑到短波长不能很好地穿透墙壁并且需要更多的能量来传播很远的距离，因此需要权衡的是较低的传播范围。

相比之下，低波段由于其较长的波长而提供了较大的面积足迹，但具有较少的峰值和持续吞吐量。中频带位于中间的某个位置，可以根据需要提供两个世界的平衡。

什么是杀手级应用？每当行业推出新一代产品时，新功能的杀手级应用程序可能是什么问题都不会落后。通常答案是“我们还不知道”，或者它将使现有的东西变得更好，并使曾经几乎不可行的东西变得更加可行。有时，争论是增强的能力将刺激我们尚未考虑的解决方案的创新。

然而，在 5G 的情况下，TIRIAS Research认为，鉴于上面已经讨论过的内容，实际上可能已经有一个 5G 杀手级应用程序，它将所有新功能整合在一起，帮助解决日益相关的问题。问题 - 即，由于 Covid-19 需要增加远程交互。TIRIAS Research 将这款潜在的杀手级应用称为“闭环 xR”。

虽然大多数行业都在考虑扩展现实 (XR)，但这样做的主要目的是在本地或远程环境中接收增强、虚拟或混合现实信息。这种单向信息流本质上是开环 xR。

然而，TIRIAS Research 扩展了这一想法，获取该信息并对其应用智能（人工或其他），用于在获取原始信息的本地/远程环境中启动物理响应，从而关闭循环（例如, 闭环 xR)。这种类型的应用程序在解决增加远程交互的需求的同时，只有利用关键的 5G 功能才能实现。其中包括千兆吞吐量、低于 10 毫秒的延迟和低、中、高频段的 5G 可用性，以及在一个网络架构上支持 eMBB、物联网和关键任务设备。

具有讽刺意味的是，虽然这个应用程序已经在考虑之中，但它已经被导致整个世界减速的大流行加速并提升为潜在的杀手级应用程序状态。由于 Covid-19 带来了对远程交互的需求增加，这款潜在的杀手级应用虽然以前很不错，但现在已成为必备品。

准备就绪随着第一阶段的商用和第二阶段的敲定，5G 已准备好兑现其承诺。在全球移动网络运营商的引领下，从网络发布到设备可用性和新的用例创新，与前几代相比，5G 实施的采用速度加快。

此外，与将这项技术推向大众不同的是，它不仅受到消费者的推动，而且受到从零售到教育、采矿到制造业，甚至金融和交通运输等各个主要行业的推动。尽管它已经取得了成功，但它仍然只是一个开始。对于之前不得不对基础设施和频谱投资做出不确定性赌注的移动网络运营商来说，最乐观的部分可能是 5G 有潜力真正兑现“如果你建造它，他们将会来。”

审核编辑 黄昊宇