沉迷4G日渐消瘦？少年，高通5G网络都要来啦！

12月9号，高通在广州筑梦咖啡举行了“Q科技”之5G媒体沙龙活动。虽然5G网络需要等到2019年的下半年才进行部署，但包括高通在内的众多科技企业已经在着手研究/适配5G技术。究竟5G是什么？我们一起来看看。

5G网络不仅是速度快+时延低

　　与4G相比，5G网络远远不只是速度更快，时延更低，高通认为，5G是一个面向未来的、创新的、统一的连接平台。统一性可以体现在三个方面。第一个方面是多样化的服务，具体包括三种不同的类别。一是增强型移动宽带，未来享受的高清视频和无线传输的虚拟现实应用都属于这个方面；二是关键业务型服务，比如工业互联网，这种场景将需要大量高可靠、低延时的连接；三是海量物联网，包括我们经常提到的智能家庭或者智慧城市，其中很多的连接方式都需要通过海量物联网呈现。

　　增强型移动宽带：

　　5G网络带来极致的吞吐量，速率可达数千兆比特每秒。相比起4G网络有着几十甚至数百倍的提升，除了吞吐量大之外，5G网络还能带来超低的延时以及一致性体验，一致性体验指的就是用户无论在信号较强的小区中心还是在信号较弱的小区边缘，都可以一直保持在相对好的网络环境中，保证获得一致的体验。另外，增强型还有利于虚拟现实，远程医疗的实现。

　　关键形业务服务：

　　从工业物联网的角度看，无论工业监控还是制造，都需要信号传输的超高可靠性，这体现为信号在传输过程中的丢失率低、安全性高、时延低，而这对空口设计、系统端到端设计和系统的实现都提出了很大挑战。我们拿无人驾驶为例，未来在无人驾驶的发展方向上有两个重要的方面，一方面是通过传感器信息收集，能了解环境并跟环境进行互动。另一方面，无论是无人还是自动驾驶，车与车之间主动式的通信可以提高通信安全性和驾驶安全性，实现车与车的互联。而未来的IoE、IoT领域也同样需要保证到人机协调性和安全性，降低延时。

　　海量物联网：

　　海量物联网包括智慧城市与智能家居。到2020年，全球的连接数量将达到500亿；今天手机的连接数量大概在50亿-60亿的范围，也就是说物联网的连接数量又提升了一个数量级。当部署海量物联网的时候，商业模式需要提供智能家居和智慧城市的功能。海量物联网有几个非常重要的的要求。一是低能耗、二是低复杂性（降低网络构建成本）、三是远程（减少建筑与建筑之间的衰减）

　　第二个方面是在频谱方面。无线通信都是通过载波进行传输，3G和4G时代利用的往往是2GHz至3GHz的频段；将来面对5G对频谱和超宽带的需求，高通把频谱范围大幅扩增，拓展到毫米波，像30GHz、40GHz甚至到70GHz或80GHz。

　　第三个体现是在部署方面。将来我们将看到城市、乡村、密集小区的5G基站或者是商场的小基站、酒店中的室内部署，5G将具有各种各样的部署形态，并且通过统一的架构实现。

　　4G网络与5G网络之间的关系

　　无论从标准还是网络部署的层次上，LTE网络本身将会实现更进一步的演进。同时，4G与5G并行发展的过程中，4G在下一步演进上将具有自己的特点和特色。这当中超宽带方面的业务将更多由5G去承载，而相对成熟的4G基础则将对很多新型的垂直市场提供支持。（像窄带物联网、增强型广播业务和基于蜂窝的C-V2X，这都是将来LTE演进非常重要的方面。）

　　当5G部署初期，5G的建立和后端核心网连接还是要依赖于4G核心网络，它的好处在于可以通过4G比较成熟的网络帮助5G网络初期落实。当5G网络部署越来越密集的时候，5G就可以部署自己的核心网。

　　公共安全“D2D”概念

　　安全性、连接、信息服务、娱乐系统等各个方面的整合将是5G将来实现和应用的主要方向。而D2D终端到终端直连的通信模式。它的好处是，当网络出现故障，或者因人为或物理原因出现系统性破坏，终端与终端之间依然能保持通信，这样我们的基础建设系统就能得到非常好的替代和保障。

　　在5G的实现上，OFDM波形依然是最有效的方式

　　无线网络发展到如今，早就以数字信号作为传输方式，而当我们在无线信道上传输0和1的时候，外面需要包裹一个覆盖性外形的的东西才能保证在一定的频谱和时间范围内进行有效传输。

　　无论LTE还是Wi-Fi信号，基本波形都是OFDM。虽然5G是个新系统，但通过大量的研究，高通表示OFDM波形才是让5G在简易度、性能优越性和对大规模MIMO上实现的最佳方案。而OFDM也是从4G技术延伸过来的。

　　5G NR技术包含3个重要的方向

　　5G指的是第五代移动通信，NR则是3GPP目前确定的5G空口技术的名词缩写，它代表的是new radio，意指新无线电或新无线通信技术。

　　OFDM

　　5G对OFDM进行进一步的优化，帮助它它进行参数扩展，外加针对不同用例进行优化的多址接入，基于OFDM的优化波形具有非常高的效率。

　　通用灵活的框架

　　在5G的实现上，高通把无线通信的资源从频率和时间上进行划分，把时间频率都划分成小格。从调度和通信的角度看，每一个小格就代表一个通信单元，而一个用户可以占用一个或多个小格。有了这样通用灵活的架构，无论是单用户还是多用户，是点对点连接还是一点对多点的广播业务连接，或者是D2D即终端到终端直连的模式，这些都可以在这样一个时间频率网格上进行统一性的设计和规划。高通所谓的通用灵活表现为5G对多种业务的同时支持。

　　大规模的MIMO技术+对毫米波的支持+灵活独特的TDD设计

　　MIMO代表多天线输入和多天线输出，目前在全世界比较通用的LTE网络中绝大多数都是2x2，意思是在基站发送端使用两根天线，在手机端也使用两根接收天线。大规模MIMO技术是MIMO上的一个颠覆性新发展。将来可以在发送端做到128根甚至是256根天线。当然，由于手机内部空间的限制，具体数量要根据实际使用情况进行讨论。

　　每个LTE载波的带宽大约是20MHz，到了毫米波范畴，毫米波载频到20GHz或30GHz时，其载波带宽可以达到800MHz甚至是1GHz。从信道带宽上看，相当于原来4G载波带宽的10倍、20倍甚至是50倍，这就相当于大幅扩宽高速公路的通道宽度。

　　将来的5G频谱，中国考虑的是3.5GHz，日本是4.5GHz，甚至未来到毫米波更高频率的传输。而网络通信系统呈现出的特点是，当信号传输频率越高，通过TDD模式（相对于FDD模式）实现的复杂度就会越低。在5G的角度看，将来TDD模式进行商业部署时，它的可能性和应用场景都会比FDD模式多很多。灵活独特的TDD设计允许我们非常灵活地用一部分资源做上行，另一部分资源做下行，且可根据当时小区用户数据流的特点进行上下行切，有些做上行优先，有些做下行优先，两者可以灵活、及时地进行切换。而5G从低频、中频到高频的广泛频段的支持，覆盖更广，应用场合更多。

　　另外，5G还更多地关注到非授权频谱的使用（3G、4G为授权频谱），非授权频谱的基本概念是，当你进入系统的时候，首先需要监听这个系统是否有别人正在进行操作或服务。如果别人在操作，你可以先在系统边上等一会，过一段时间回来再次监听；如果监听时系统没有使用者，这个时候你就可以非常及时且有效地把你的信号传输出去。让频谱的利用更加有效，更加合理。

　　在频谱方面，高通还介绍了频谱共享技术，这当中包含了频谱聚合、射频聚合以及分层共享三个方面，频谱聚合指的是一个载波在授权频谱上，另一个载波在非授权频谱，通过聚合授权频谱和非授权频谱上的载波可以实现容量和体验的提升。射频聚合指的是两个在网络后端其实完全不同的网络。比如说LTE与Wi-Fi的链路聚合。而分层共享则表示某个频谱的使用方在自己不使用频谱的情况下，他可以通过优先级的方式、基于时间或物理位置频谱与第三方共享。通过三种频谱共享技术，实现成本更低，构建更灵活的网络方案。

　　宏基站+小型基站的覆盖

　　在中国移动的3G或4G网络中，每个类别网络的基站部署量大概是100万个甚至更多。将来5G时代中，由于宏基站放的高度比较高且占的物理空间比较大，这就允许在宏基站中部署更多天线（例如前面说到的256根），可以进行更有效的部署，另外，5G数据信道将采用LDPC码，控制信道则将采用Polar码，它们在未来的5G网络上都可以直接使用。

　　小型基站配合宏基站的部署，提供了更为灵活的部署方式，当宏基站的覆盖或容量出现缺失时，小型基站则提供了一个非常强力的补充。与4G系统相比，5G能实现十倍吞吐量，将端到端时延降到4G的十分之一，连接密度提高十倍，传送单个比特信号所占用频谱的效率也能提高三倍，数据容量和网络效率大幅度提升。

　　5G NR原型机

　　高通在今年6月的上海MWC上已经和中国移动一起联合推出了第一个6GHz以下的5G NR原型系统，第二个是在11月份刚刚推出的5G NR频谱共享原型系统。而第三个原型系统则是28GHz毫米波原型机。值得一提的是，高通5G NR原型机在一年一度的世界互联网大会上被获得领先科技成果奖。无论从技术的先进性还是与中国市场的相关性上，5G NR原型机都受到了广泛的认可。

　　首款5G调制解调器——骁龙X50

　　先前在香港举行的Qualcomm 4G/5G峰会上，高通宣布了另外一个新的调制解调器——骁龙X50调制解调器。骁龙X50作为高通的第一个5G调制解调器，传输在28GHz毫米波频段上，通过支持800M带宽，峰值传输下载速率可达5Gpbs，跟之前的LTE调制解调器相比，峰值速率提高了5倍。骁龙X50预计在2018年商用，会在一些运营商网络上进行试验或大规模预商用。

　　而骁龙X50通过4G、5G双链接的方式实现通信模式，实现在3G、4G或3/4G切换的过程，从用户的体验、覆盖的可靠性上，突破了原来3G和4G的通信网络。

　　5G NR R15将在2019年下半年部署

　　5G NR现在处于R14研究项目阶段，到了2017年3月份，研究项目阶段结束，会进入工作项目阶段，很多关键技术的选型、参数配置和具体设计方案的定型都会在工作项目阶段进行敲定。大概是2018年9月份左右，这些技术方案就可以交给一些厂商进行生产和设计自己使用的系统，而基于3GPP 5G NR R15的商用部署大概在2019年下半年。

　　另外，5G技术本身也会不断进行自我的演进以及增强，在3GPP标准里面向R16、R17的方向不断演进，而高通也在积极与运营商、厂商合作，让5G早日到来。