从电报、电话到手机,从1G到4G,通信威廉希尔官方网站 为人类和社会带来了无尽的便利和福祉。如今我们正迎来5G时代,可5G到底是什么?
5G只是更快吗?当然不是。
5G不再只是从2G.txt到3G.jpg再到4G.avi的网络速率的提升,而是将人与人之间的通信扩展到万物连接,打造全移动和全连接的数字化社会。
5G应用不再只是手机,它将面向未来VR/AR、智慧城市、智慧农业、工业互联网、车联网、无人驾驶、智能家居、智慧医疗、无人机、应急安全等等。
这意味着什么呢?有运营商在白皮书里将5G定义为一次彻底的创新。
如果我们把一项威廉希尔官方网站 创新为四类:渐进式创新、模块创新、构架创新和彻底创新,从2G到4G是频谱效率和安全性等逐步提升的渐进式创新,也是在维持集中式网络构架下的模块式创新,还有从网络构架向扁平化和分离化演进的构架创新。
但到了5G,除了提供1G至4G时代的手机业务,还要面向各种新的服务,提供不连续的、崭新的能力,因而这对于移动通信是一次彻底的创新。
网络构架的演进与创新
移动网络构架主要包括核心网和无线接入网,从2G到4G,其构架演进是这样的...
到了5G时代,移动网络按循序渐进的方式引入5G网元设备。
第一步,5G NR(新无线)先行,5G基站(gNodeB)与4G基站(eNodeB)以双连接的方式共同接入4G核心网。
第二步,5G基站独立接入5G核心网(NGCN,下一代核心网)。
第三步,5G基站和4G基站统统接入5G核心网,4G核心网退出历史舞台。
以上5G网络构架演进看似整体一致,实际上,我们把核心网和无线接入网分开来看,其内部构架发生了颠覆性的改变。
先比较4G基站和5G基站是怎样接入核心网的?
由上图可知,核心网网元名字变了,有4G时代的MME/S-GW变为5G时代的AMF/UPF。
说起这个AMF/UPF,就要提到我们引以为豪的,由中国移动牵头提出的SBA 5G核心网基础构架。
▲5G系统服务架构
这是一个基于云原生设计原则的构架,不仅要对传统4G核心网网元NFV虚拟化,网络功能还将进一步软件模块化,实现从驻留于云到充分利用云的跨越,以实现未来以软件化、模块化的方式灵活、快速地组装和部署业务应用。
AMF:全称Core Access and Mobility Management Function ,负责控制面的移动性和接入管理,代替了不能MME的功能。
UPF:全称User plane Function,就是负责用户面,它代替了原来4G中执行路由和转发功能的SGW和PGW。
无线接入网又发生了怎样的改变呢?分离、分离、分离。
如上图所示,首先是控制面和用户面的分离;其次是基站被分离为三部分:AAU、DU和CU。
5G无线关键威廉希尔官方网站 :微基站和Massive MIMO
5G的容量是4G的1000倍,峰值速率10Gbps-20Gbps,要提升容量和速率无非就是三板斧:频谱带宽、频谱效率和小区数量。
▲提升网络容量的三板斧
用公式来表达就是这样的...
首先频谱带宽,高频段的频率资源丰富,同时,目前小于3GHz的低频段基本被2/3/4G占用,所以5G就得向高频段3.5GHz-30GHz(甚至更高)扩展。
问题来了,频段越高,穿透能力越差,覆盖范围越小。
怎么办?这就引出了5G的两大关键威廉希尔官方网站 :Massive MIMO和微基站(Small Cells)。
毋庸置疑,微基站已成为未来解决网络覆盖和容量的关键。未来城市路灯、广告牌、电杆等各种街道设施都将成为小基站挂靠的地方。
Massive MIMO就是在基站侧配置远多于现有的系统的大规模天线阵列的MU-MIMO,来同时服务多个用户。它可以大幅提升无线频谱效率,增强网络覆盖和系统容量,简而言之,就是通过分集威廉希尔官方网站 提升传输可靠性、空间复用提升数据速率、波束赋形提升覆盖范围。
MU-MIMO将多个终端联合起来空间复用,多个终端的天线同时使用,这样以来,大量的基站天线和终端天线形成一个大规模的虚拟的MIMO信道系统。这是从整个网络的角度更宏观的去思考提升系统容量。
波束赋形是指大规模多天线系统可以控制每一个天线单元的发射(或接收)信号的相位和信号幅度,产生具有指向性的波束,消除来自四面八方的干扰,增强波束方向的信号。它可补偿无线传播损耗。
在去年举行的中国国际信息通信展览会(PT展)上,笔者看到了各大厂家的Massive MIMO。
据说在这一年时间,各大厂家的Massive MIMO产品均在不断更新和进步,相信今年的PT展我们能看到更多更新的设备。
3 5G是一场融合创新
5G超高速上网和万物互联将产生呈指数级上升的海量数据,这些数据需要云存储和云计算,并通过大数据分析和人工智能产出价值。
与此同时,为了面向未来多样化和差异化的5G服务,一场基于虚拟化、云化的ICT融合威廉希尔官方网站 革命正在推动着网络重构与转型。
为了灵活应对智慧城市、车联网、物联网等多样化服务,使能网络切片,核心网基于云原生构架设计;面临毫秒级时延、海量数据存储与计算等挑战,应运而生的是云化的C-RAN构架和实时的移动边缘计算(MEC)引入。从核心网到接入网,未来5G网络将分布式部署巨量的计算和存储于云基础设施之中,核心数据中心和分布式云数据中心构成网络拓扑的关键节点。
这是一场由海量数据引发的从量变到质变的数据革命,是一场由威廉希尔官方网站 创新去推动社会进步的革命,因此,5G需广泛与各行业、垂直领域合作,共同激发创新,从而持续为社会创造价值。
中国5G走在世界前列
我国从国家宏观层面已明确了未来5G的发展目标和方向。《中国制造2025》提出全面突破5G威廉希尔官方网站 ,突破“未来网络”核心威廉希尔官方网站 和体系架构;在《“十三五”规划纲要》、《“十三五”国家信息化规划》、《国家信息化发展战略纲要》等重要文件中,均提出要积极推进5G产业发展。
面向5G,我国通信各界紧锣密鼓的筹备已然开始:从标准的讨论制定,到产品研发和部署,再到设备性能功能的测试,一切都为了5G腾飞。
为此,我国在北京怀柔建设了全球最大的5G外场试验环境,华为、中兴、爱立信、诺基亚贝尔、大唐、英特尔等全球重要的系统、芯片、仪器仪表等领域企业共同参与了该项目。
2017年6月,我国IMT-2020(5G)推进组公布5G第二阶段测试,测试结果全面满足ITU指标。据悉,在今年即将开幕的PT展会期间,将进一步发布我国5G威廉希尔官方网站 第二阶段测试成果。
总而言之,5G就是一场革命,它以威廉希尔官方网站 为驱动,从人与人的连接延伸到万物互联,从个人和家庭延伸到社会各个领域,进而为社会经济、生活带来革命性的影响。
有人说,4G就够了。IBM的老沃森曾说,世界上只需要5台电脑。比尔盖茨也曾说,640K内存都足够了。
而对于5G这场威廉希尔官方网站 和生态革命而言,显然不是“够不够”的问题,而是“能不能创新更多”的问题。
2017年,这一年我们都在聊5G和物联网。即将于9月27日开幕的中国国际信息通信展览会(PT展)一定会给我们带来更多5G和物联网的创新。华为、中兴通讯、爱立信、大唐电信、诺基亚贝尔、美国高通、甲骨文(Oracle)等这些展商会给我们带来怎样的惊喜呢?
5G NR速率能再提升多少?时延能再降低多少?新的5G基站天线设备长啥样?智慧城市、远程驾驶、智慧工厂、远程医疗等物联网用例又是怎样的一种体验?融合于未来网络的大数据、云计算、人工智能等威廉希尔官方网站 又将如何推动这场网络创新?值得期待。
网络信号变得无处不在,以至于我们很多时候都感受不到它们的存在,好像电能和水一样,但当它们消失时,我们几乎无法生存,因为人类已经把越来越多的生活、工作内容塞进了网络之内,没有WIFI,我们可能变得不会交流;没有WIFI,我们想要交话费时,几乎找不到去营业厅的路;没有WIFI,我们宛如同世界隔绝,再没有能力去阅读报纸、杂质来获取资讯了....这些改变不是发生在一夜之间,它们如蜘蛛结网、细菌吞噬,是经年累月的。现如今,5G时代也开始入侵人类的生活,它在本质上不是绝对的新威廉希尔官方网站 ,而是对现有包括4G和WIFI在内的无线接入威廉希尔官方网站 的演进,当然,在5G时代肯定出现一些突破式创新,总而言之,3G时代让消费者能移动上网,4G时代让消费者在有限的区域高速上网;5G时代让消费者随时随地高速上网!
既然是之于现有无线威廉希尔官方网站 的演进,在5G时代势必会有一些威廉希尔官方网站 消失,事实上,大量的WIFI连同它们的密码都将逐步消失,正如手机短信的出现让BP机寻呼台彻底倒闭,更摧枯拉朽的是,5G时代“无处不在的高速网络” 或将颠覆人类整个网络生活,同时,逐渐渗透于现实生活中,甚至改变整个世界的存在形态。
5G时代会有哪些新鲜事儿,那些又会消失?
如前文所示,在成熟的5G时代,WIFI将会彻底消失,但这并不意味着人类泡在网上的时间会减少,甚至会更多,毕竟,现在还有一些偏远地区没有装WIFI,而5G时代高速网路无处不在,可不止于一句空话,雄心勃勃的运营商和互联网企业,甚至会用一些热气球,于沙漠、山区建造空中基站,如果有需要,南极都会飘扬出错落有致的5G信号,而当网速增长到原来100倍的时候,人类的生活形态将随之改变,一些配套的相关产业也势必要调整自己的方向,以适合人类无处不在的高速上网需求:
在新一轮的威廉希尔官方网站 革命中,网络传输将会变得高速、低时延、大密度数据、多元化处理,这种基本威廉希尔官方网站 性能的大幅度提升,会带来越来越多之前不敢想象的事情。举个例子,笔者于学生时代,上网基本就两件事聊QQ和看网页,还不能奢望图片较多的网页,毕业之后,我第一次在PPTV上打开NBA火箭直播视频时,整个世界都亮了,但直播信号依旧靠天吃饭,好的时候能顺利地看上5分钟,坏的时候就只能观看PPT了。现如今,这些卡顿的图片、视频基本上已经消失了,但依旧有体验不佳的情况出现,更何况,VR/8K视频/大数据/车联网等新应用场景的出现,又快速占满了带宽,5G时代有望充分释放这些束缚,比如高清视频采集将会变得无处不在,在合法的领域内,人类的一切活动都将被记录,生产车间内,一切的设备运行状况将会实时传输到管理者的办公室内,到那个时候,大量的工作将会被无处不在的“天眼”取代,而这些数据将会在5G网络下的高速运算下,快速得出判断,从而实现人与机器、机器于机器之间的高效沟通,未来数据采集岗位将会消失,一些单维度的决策岗位也会消失,至于说,车间主任、秘书、私人秘书等岗位也就没有存在的必要了!
另外,VR会在5G时代野蛮生长,现在VR之所以没能大规模普及,核心就是体验差,可体验的范围小,背后则受网络速度、时延、噪音等因素的影响,一旦克服掉这些瓶颈,VR有望爆发,彼时普通的视讯会议将会消失,我们再也不用只看一个轮廓,通过高速网络传输配上低时延、多元化的数据结构,远在美国的客户可以分分钟做到亚洲供应商的桌子上,一尊看得见,摸不着的立体影像;同时,电商对VR的应用也会更加普及,5G时代,VR影像可以采集实体店或者商品的每一个细节,并完全转化成消费者体验,或许在5G时代,零售实体店真地会消失,最起码,消费者不用非要去店里查看衣服质量,而买家秀和卖家秀的差距也会慢慢变小,直至消失。
其实,5G时代带给人类的是整个社会形态的改变,同网络相关的东西都会因此而发生颠覆式的改变,比如网络文字、图片、低画质视频都会消失,因为有了更好的交流工具,5G时代聊微信或许再不用文字,直接发一段8K视频给朋友....
追忆往昔,手机形态也会消失?
如前文所述,人类的社会形态将会在5G时代发生改变,其中,不止于交流工具和模式,还有往昔美好的生活。现在,普通人类最好的生活莫过于在一个慵懒的周末下午,在高速WIFI的环境下,尽情地刷朋友圈和玩连连看,不用糟心于周一的会议或者还没有完成的KPI,但是笔者预测,在5G时代,手机形态多半也会消失。
众所周知,智能手机作为综合性娱乐终端,冲击了功能手机、游戏机、照相机、MP3和传统的PC等等,强大的功能让人爱不释手,同时,大概是因其流量耗费严重、数据处理太过频繁,以至于,绝大多数的Android手机都会遇到CPU内存不足的问题,一些旧iPhone则无法容纳新版本的IOS,有些甚至直接变成砖头,电池更是不堪重用,炸完一台又一台,而5G时代里,数据处理、流量传输都会有显著的增长,如今任何版本的智能手机都无法荷载,前沿的巨头肯定会找到一些办法来提升CPU和电池的性能,但终究会有极限,最终的结果可能是智能手机不再作为综合性终端,而是被分解开来,当然,不是回到传统的相机、MP3等电子产品,而是分解成为“万物联网”的效果,到了那个时代,全部商品、自行车、汽车都会高密度联网,建筑物、墙体则都会变成液晶屏幕,手机形态将会消失。
智能手机和移动互联网已经带给人类生活天翻地覆之改变,信息交流变得更加迅速,却丢掉了慢生活的种种情调,早些时候“收信”之后的喜悦已经转换成“打电话不接,过后又不回电话”的惆怅。5G时代,唯快不破、势不可挡,同时,希望留下些慢生活的美好。
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原文标题:说清楚!5G到底是什么?
文章出处:【微信号:cqiota,微信公众号:重庆市物联网产业协会】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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