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5G通讯是什么?5G通讯的工作原理5G遇到这些难题

2020-09-07 15:30

 

  第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术,外语缩写:5G。也是4G之后的延伸,正在研究中,网速可达5M/S - 6M/S 。诺基亚与运营商Bell Canada合作,完成首次5G网络技术的测试。测试中使用了73GHz范围内频谱,数据传输速率为现有4G网络的6倍。鉴于两者的合作,分析很有可能将在5年内启动5G网络的全面部署。由于物联网尤其是互联网汽车等产业的快速发展,其对网络速度有着更高的要求,这无疑成为推动5G网络发展的重要因素。因此无论是还是全球各地,均在大力推进5G网络,以迎接下一波科技浪潮。不过,从目前情况来看5G网络离商用预计还需4到5年时间。

  按照目前 3GPP 制定的 5G 规划时间表来看,2018 年完成 5G 第一阶段规范,2019 年将会实现 5G NR 的大规模预商用部署,2020 年实现正式商用。可以预见,5G 的到来也会对通信行业产生很大的影响。

  一方面,得益于现在 LTE-A 和 LTE-A Pro 中的增强技术,为 5G 系统的推广打下了良好基础;另一方面,包括Qualcomm、AT&T,NTT DOCOMO,SK电信,沃达丰,爱立信等通信企业致力于加速 5G 计划,并在 3GPP 会议上确定非(NSA)5G NR 的详细标准。也正是因此,原本打算在2020年才开始进行大规模预商用部署的 5G NR 计划,被提前到了 2019 年。

  对于通信行业来说,不论 3G 还是 4G,它都是针对个人业务的通讯网络,而 5G 网络带来的变化将会波及到更广阔的民用和商用领域。这对通信行业不仅是个机遇,也是一个挑战。

  5G 的特性之一就是拥有很高的灵活性,它能够使用多个频谱,为不同需求的设备提供服务。加上 5G 在未来将会拥有的高覆盖率和稳定性等优点,5G 网络将会为更多行业带来改变。

  除了为个人无线G 还会对包括室内/外无线宽带部署、企业团队培训/协作、VR/AR、资产与物流、智能农业、远程、自动驾驶汽车、无人机以及工业和电力自动化等21个领域造成影响。(IHS Markit《5G如何影响经济》)

  为了 5G 网络在能够深入各个行业,5G 服务提供商需要深入了解其所应对的不同行业和需求和应用场景。比如一些行业的需要寿命超过10年的设备,另一些行业可能会需要专用的网络频段。如果能够了解 5G 本身的特性和功能,并为不同的需求提供相应的网络连接和优质资源,那么这些企业就更容易获得成功。

  5G尚未开始提供就有太多的“讨论”,总是存在诸多风险。由于所期待的目标模糊且持续改,很可能让整个计划一开始就失败了;有时候,静观其变会更好无疑地,下一代无线标准5G,即将来临。各个技术委员会正致力于解决与这项复杂、深远且多方面标准有关的许多议题,包括频段定义、操作演算法、多天线模式、资料速率、错误管理、复杂的频率、时间与空间多工,以及测试套件与设备等许多层面的问题。

  当然,还必须要有许多新的电子元件,才能让所期待和需要的各种性能表现成为可能。5G将支援达到60+ GHz范围的载波频率,因此要将标准转变为支持使用者实际情况的程度还有许多工作尚待完成。无论这种情况何时才会发生,如今看到毫米波 (mmWave)系统如何被视为主流应用的候选技术,已经相当令人了。暂且不提使用波导以及微波世界的其他干扰波:5G将会需要全新的类比/混合讯号IC (即使讯号本身是数位的,但在这些频率下的一切仍都是“类比”的)、封装技术、天线、基础架构、拓扑结构、被动元件、互连、制程技术、建模和模拟工具等等。

  5G的发展到目前为止一切顺利。但是,对于5G的未来承诺同样存在缺点。就像许多先进技术的发展一样,其性能规格是由不同的委员会所建立的标准而制定的,5G也成为一个充满希望的想法和愿望清单的漩涡。业界技术人士、专家和观察家都将自己所有的愿望投入这一标准中,只是其中有些愿望能实现,其他的则否,如图2所示。

  无论如何,5G的支持者和推动者都抱着很大的希望,但这总是相当冒险的。产品推出的时间表太长,意味着将会出现一段不确定、不兼容性以及使用者沮丧的时期。

  例如,手机可能在某些地方使用,但到了其他地方却可能会出现问题,资料速率将无法达到所承诺的速度,冲突不相容的情况也会经常发生。在一般情况下,这些问题并不至于影响我;毕竟,这种成长的痛苦只是技术进步旅程中的一部份。但我担心电信营运商和智慧型手机供应商所做的许多承诺将远超过实际表现,导致另一轮“工程师给我们承诺了,却没有实现”的。就像深夜的谈话性节目主持人和喜剧演员,如果少了点“幽默”和性的评论,无疑地将会是一种“败笔”。

  这并不是一种最近才出现的情况,但随着技术社群开始着重于为黄金时期准备好的进展,这种情况变得越来越糟糕了。甚至有许多产品在早期部署阶段即面对这种。例如,当波音787梦幻客机(Boeing 787 Dreamliner)因大型锂离子电池组装故障起火导致严重的问题时,这些深夜谈话性节目的名嘴们都拿这个问题来大作文章。

  我甚至听到其中有人(以幽默又带点认真的口吻)说,波音公司应该到当地的汽车用品店拿几百个车用的铅酸蓄电池来替换,那么问题即可迎刃而解对我来说,这种“玩笑话”大多都只是反映了说话者的,事实是他们觉得拥有了从一开始就能完美作业的高度先进技术。他们不明白潜在的问题、未知数、折衷以及在冲突性能特性之间的微妙平衡。简言之,这是在消谴工程师的玩笑话。

  只为了搏君一笑,让主持人得到掌声,而让那些真正创造事物的工程师还得再次遭受的对待。这就是为什么我认为对于像5G这样尚未开始提供就有太多“讨论”的风险所在。由于设定了模糊且改变中的期待通常还十分乐观,整个计划可能一开始看来就像失败了,甚至会反映在其支持者上。

  有时候,静静等待,直到进一步推出产品、测试、评估与发布周期后会更好。但是,较早期的市场吸引力惑与行销推广,以及能作出承诺和预测的机会都非常强大。这是让人很难的荣耀。糟糕的是一旦事情的发展无法符合行销的承诺时,也会出现让工程师备受甚至嘲笑等意想不到的后果。你曾经希望自家公司的“团队”不要太早宣传某种新产品吗?因为你担心过早的行销活动可能导致使用者混淆、挫折,甚至?

  对于5G网络速度,很多人会联想到3G和4G网速。众所周知,目前3G和4G网络速度深受宽带资源的制约,很多人担心5G网络也是如此。但是,事明5G网络不会重蹈覆辙。5G网络的提速主要基于提高无线电信号的无线传输和接收技术的进步,借此提高效率。换言之,5G技术是一项不同于3G和4G的新技术。这项新技术具体可称之为一种“新的无线访问协议”。