一文解析5G现状及趋势发展

从2016年以来,5g热度逐步攀升。作为下一代移动通信网络,如果用一个关键词来形容5g,那就是“快”。
5g不仅会极大地改变人们现有的生活和工作方式,提升通信效率,还可以加大很多前沿技术和产品落地的可能性。
5g牵动着许多企业的神经,足以改变移动通信产业的格局,甚至牵扯到国家利益。
我们看到,无论是国外公司诸如高通、英特尔等,还是华为、中兴和联想等民族企业,以及各大电信运营商,都在积极布局5g,力图在5g格局中抢占先机,获得最大利益。
笔者试图从移动通信网络的演进、5g技术和5g国际标准制定等不同的角度来阐述5g,让你对它有一个更好的认识。
从大哥大到智能手机 1983年,摩托罗拉第一部商用手机投放市场,其价格为3995美元,重1.13公斤,堪比“砖头”。国人用“大哥大”来形容这种昂贵笨重的手机。当时,大哥大被视为财富和地位的象征,是许多人梦寐以求的东西。
拿着大哥大,两人就可以打电话,背后技术是第一代蜂窝移动通信系统(1g)。1g是模拟蜂窝移动通信,但因为是模拟通信,抗干扰性差,同时简单的fdma技术使得频率复用度和系统容量都不高。
后来,手机越来越小,性能逐渐增强,诺基亚、摩托罗拉手机品牌开始深入人心:这是2g时代。与1g不同,2g是数字通信,抗干扰能力大幅提高。
同时,2g可以说对接下来的3g奠定了基础,比如分组引入和对空中接口的兼容性改造,让手机不再只有语音、短信等单一功能,还可以更有效率的接入互联网。
如果说2g只是让大家“尝鲜”,那么3g网络才带来了真正意义上的改变。3g网络能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
但是,3g太慢,看视频、打游戏不行,4g于是进入我们的视野,智能手机涌现。
如果说3g让人们跨入互联网门槛,那么4g则刺激了互联网应用的繁荣,即时消息、网上购物、网上支付、在线视频和在线游戏等等应用层出不穷。
但是,万物互联、4k和8k视频的实时播放、自动驾驶、远程医疗等等新场景和应用需求的出现,让4g“扛不住”,于是人们又开始研究5g,又称为第五代移动通信系统。
5g 与4g相比,5g网速能达到每秒15gb。这意味着,可以秒下高清电影,在线游戏、实时高清视频和远程交互等都不是梦。
同时,5g网络具有速率极高(embb)、容量极大(mmtc)和时延极低(urllc)三个特征。比如10gbps的峰值数据速率、1ms空口传输时延、比4g提高3-5倍的频谱效率和每平方公里千兆的连接密度以及100倍的功效提升等。
可以想象,到2020年,5g将为用户提供光纤般的接入速率,“零”时延使用体验,千亿设备的连接能力、超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务,实现“信息随心至 万物触手及”的愿景。
推进5g标准的两大国际组织
既然5g如此重要,那么许多国家和各大科技公司都在抢抓机遇,占领制高点,力争成为5g引领者。
与之前不同,国际组织一开始就积极推动相关标准制定,细化5g进程,力图实现标准化和全球化。具体说来,5g标准化的组织主要是国际电信联盟(itu)和第三代合作伙伴计划(3gpp),二者侧重点不同,共同推进5g。
itu:2015年6月,该组织完成5g愿景的研究;2017年6月完成imt-2020(5g)最小技术指标要求的制定,确定14项性能指标的详细定义、适用场景等,并完成一系列支持imt-2020候选技术提交及技术评估工作的关键文件。
3gpp:它是全球影响最大的通讯标准化机构,主要协调各组织形成通讯领域的标准制定。据悉,3gpp明确5g将包含两个版本,2018年6月完成release 15(r 15),2019年9月完成release 16(r16)。
其中r 15又分为两个子阶段,第一子阶段是2017年12月完成非独立组网(nsa)的5g标准;第二子阶段是2018年6月完成可独立组网(sa)的5g标准。由此可见,5g标准是一个非常浩大繁杂的项目
投票的自由 利益的纠葛 在5g标准的制定过程中,公司、行业、国家之间不断上演着利益纠葛与争夺。最近,网络上出现有关“联想公司在5g方案上没有投票给华为,而是投给了高通”的相关言论,把这家备受关注的科技企业推向了风口浪尖。
3gpp关于5g标准制定的投票详情,我们可以通过官网获知详情。
由于3gpp是一个公开化的国际组织,因此有关三次会议的记录都有相应的文件。根据《三联生活周刊》的报道,在2016年8月第一次会议上,ldpc、polar和turbo三种编码方案被正式提出。在ldpc上,高通占有70%的专利,polar上,华为占大部分,这三次会议争夺的焦点就是“数据信道编码”和“控制信道编码”这两块。
其中,turbo编码基本满足不了5g对网络的苛刻要求,ldpc在“数据信道”的优势突出,polar在“控制信道”上的优势也明显。
第一次会议投票,并没有出现联想公司。第二次会议中,联想支持了高通主导的ldpc方案,最终结果是15家公司支持ldpc方案,支持polar方案的只有华为,支持turbo+ldpc的有5家公司(多为日韩企业),支持ldpc+polar的有17家(多为中国企业)。
但是,第二次会议并没有做出最终决定。在第三次会议中,支持ldpc的有高通、三星、诺基亚等33家公司,而支持polar则有华为、中兴、小米、联想等中国57家企业。
虽然支持华为polar的票数多,但是投票权比重不够,比如联想和摩托罗拉的投票权可能不足诺基亚的三分之一。因投票权比重不高,最终还是由ldpc方案拿到了5g移动宽带数据信道的全部份额。
而在控制信道方面,华为polar方案以绝对优势,获得了胜利!
写在后话: 作为下一代通信技术,5g影响深远,意义重大。对消费者来说,可能意味着更方便的生活和工作;对5g产业链上的企业来说,这意味着新机会、新市场。
因此,不管是企业,还是国家,都会在这场5g争夺战中使出浑身解数,获取最大利益。

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