5 G

5G系列文章之一: 从技术出发,探究5G部署的真相和神话

观点, 欧洲

随着市场对5G的期望值越来越高,人们对其更快部署的渴望也越来越强烈。"可编程的世界"何时才能真正成为现实?最近,我们采访了诺基亚5G产品销售解决方案架构E2E负责人、技术专家David Banjo,深入了解相关问题。

顾名思义,5G是第五代移动通信技术,但其意义远不止于此。它远远超越过去几代的移动通信技术,过去的网络主要集中在相对单一的服务或解决方案上。例如,2G是关于语音通信和消息传递,而3G进入4G基本上是围绕移动互联网的应用。

5G真正带给我们的将是一个"可编程的世界",基本上把这个世界的所有人和物统统互联在一起。它不仅仅支持我们今天已知的那些应用场景,还可以提供技术支持一切可能的互联性、通讯和网络化需求。

然而,由于大部分人关注的重点一直是:5G将带来什么新功能,所以随着时间的推移,由于缺少有关何时可以实现这些新功能的具体细节,导致人们的期望值过高。让我解释一下为什么。

 

5G的全部功能——远远超过移动宽带

如果你看一下5G的优势"金字塔",你会发现5G主要瞄准了三个领域。

5G优势"金字塔"
5G优势"金字塔"

最上面的是增强移动宽带(EMBB),我们有时称之为"增强型"或"极限型"移动宽带。这将极大改善数据带宽和可靠性,最终使无线网络速度达到甚至超过每秒10千兆比特(Gbps),更快地向您的智能手机和其他连接设备提供内容,并使运营商能够满足对新的移动宽带服务不断增长的需求。

在右下方,高可靠、低延迟通信(URLLC)将使延迟或滞后时间降低到1毫秒以下,并将可靠性从5个9(99.999>#/span###)提高到6个9(99.9999>#/span###)。这些功能将改变工业和企业流程,广泛实现行业中基于网络的自动化和控制。

在左下方,大规模机器通信(MMTC)将实现大规模物联网的高效部署,例如,我们可能在一平方公里内连接超过100万个的传感器和计量设备。

5G还将带给运营商需要的一整套额外的无线电频谱。4G/LTE是伟大的技术,但在许多情况下,尤其是在成熟市场,运营商能够部署的频谱已经达到了极限,无法满足不断增长的需求、提高性能或改善客户体验。

 

无线层的自定义 

5G的很多技术创新都在于无线层,当然还有性能和效率的提升。其中包括"大规模天线技术"(Massive MIMO),它支持大量的平行输入和输出,极大地提高了网络的容量。另一种是先进的"波束赋形技术"(beamforming),使无线信号能够紧密聚焦,从而为目标设备提供更强、更快的、更可靠的信号,这对于处在偏远小区的设备是特别重要的。

但是5G还带来了一些非常有趣的全新无线功能。 这些中最具革命性的一项是框架结构的灵活性,这样无线设置就不限于单个的“一刀切”模式。 运营商将能够分别调整网络中的每个无线电,以支持不同的用户案例。 例如,可以针对特定的无线电设备,针对超过10 Gbps的真正高数据速率进行调整,以适用于某些应用,如8K视频的5G播放。 其它例如,在时间要求很高的工厂流程的应用程序中,可以进行调整以实现极低的延迟和高可靠性。


改变移动网络的核心 

在5G领域,更具革命性的变化在于移动核心网。以前几代的网络,是基于运营商购买和部署的网络硬件,从"Box Implementation"的角度进行设计和标准化的。新的5G核心网被标准化成基于服务的云原生架构,其中各个功能可以被分解、集成,并且可以被集中或分布部署在云中的任何位置。

从本质上讲,这消除了网络架构的物理限制。新服务可以在最短的时间内推向市场——以天计算,而不是几周、几个月或几年。这种级别的灵活性对于运营商网络来说将是革命性的,对于一些高级的使用场景也将非常有用,其中可能包括一些我们甚至还没有想到的场景。 

体现5G革命性的一个例子就是网络切片功能。在单个网络中,使用灵活的无线接口、软件定义的网络以及基于服务架构的5G核心网,运营商可以定义多个虚拟网络--端到端网络"切片",每个网络切片都可以完全根据客户的特定需求进行定制。例如工厂可以获得一个专用的网络切片,该网络切片具有低延迟和高可靠性,能够自动控制和监视联网机器人。

网络切片

5G采纳——这不是冲刺,而是10年马拉松的开始

每一代移动蜂窝网络从发布到完全成熟,通常都需要经历10年的周期。2G、3G和4G时代,我们从基本功能起步到完整功能路线图的实现,都是经历了10年的演进过程。5G也不例外,而我们才刚刚开始这个周期。

3GPP是协调移动通信标准开发的标准组织,使用的是一个持续发布标准的系统。R15 (Release 15)是5G标准第一个已经发布的版本,并在过去一年左右的时间里不断推出。目前出现的只是R15的第一波,通常被称为"非独立组网"(NSA),因为它还是依靠4G,在上面搭建了一个5G的层。R15在全球许多市场已经开始了商业部署,支持5G早期版本的智能手机已经展示了5G的一些增强移动宽带的功能。

R15的下一波是 "独立组网"(SA),诺基亚已经在与客户进行试验,我们预计明年将实现商用部署。独立的5G网络不依赖于以前的网络技术,而是直接连接到新的5G核心网。这是重要的一步,因为5G承诺的所有更具革命性的功能,比如网络切片,只有在独立的5G部署中才能完全实现。每个后续的3GPP版本都计划提供增量特性和增强功能,例如,进一步提高了网络表现和效率,以实现5G的远景目标。

未来几年,随着5G独立组网的推出,下一代智能手机和用户设备将更好地利用5G频谱和功能,尽管这些设备可能仍然比较昂贵。随着未来几年手机价格的下降,5G的普及速度应该会迅速加快。到2023年,我们预计5G用户量将开始超越4G用户基础。

 

改变运营商的模式

R16(Release 16)将是5G标准的下一个版本,预计将于2021年初开始在商业部署中推出。这是专门为工业和企业用户设计的版本,它包括高可靠、低延迟通信和工业物联网等增强型功能,并可以真正利用独立的5G功能。

由于这些功能将有力地支持行业和企业流程的变革,该版本的发布代表着运营商和企业之间协作的真正开始,从本质上讲,它将开始改变运营商的模式。


本系列的下一篇文章,我们将更多地讨论5G,特别是3GPP 的R16及以后发布的版本中包含的功能,它们将如何开始改变行业和通信生态系统。

David Banjo在电信和ICT领域拥有30多年的经验,曾在公共部门、电信运营商和解决方案提供商工作。自2000年加入诺基亚以来,他担任过各种各样的角色,目前担任诺基亚5G产品销售解决方案架构E2E主管,在这一职位上,他非常关注5G的市场开发、使用场景和盈利方式。David的工作地点在芬兰艾斯堡。