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作者：安富利 十年磨一劍，厚積薄發(fā)，迎來(lái)了5G公共網(wǎng)絡(luò )的逐漸普及。而在現實(shí)世界中，5G專(zhuān)網(wǎng)的實(shí)施和部署還處于起步階段。擁有5G專(zhuān)網(wǎng)意味著(zhù)，無(wú)需等待即可解鎖專(zhuān)屬的5G網(wǎng)絡(luò )性能。 
圍繞許多新技術(shù)，人們的興奮和炒作往往大于現實(shí)。盡管6G網(wǎng)絡(luò )標準尚未制定，但在網(wǎng)上搜索 "6G網(wǎng)絡(luò )"，會(huì )出現近1億個(gè)結果。5G網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢已經(jīng)被宣傳了大約十年，直到今天，一種或多種類(lèi)型的5G技術(shù)才在全球推廣開(kāi)來(lái)。 5G專(zhuān)網(wǎng)由企業(yè)出資建造，并供其專(zhuān)門(mén)使用。5G專(zhuān)網(wǎng)是相對較新的發(fā)展成果。雖然其通用的應用場(chǎng)景已經(jīng)被廣泛地描述和討論，但在現實(shí)世界中這些應用場(chǎng)景的落地還處于起步階段。本文會(huì )就其中一些用例進(jìn)行探討，首先了解一些背景資料。 5G與4G的差別 就像以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò )升級一樣，從4G向5G演進(jìn)可以提供更大的帶寬、更快的傳輸速度和更低的時(shí)延。如果把4G比作一條鄉間小路，那么5G就相當于一條20車(chē)道的高速公路。 然而，5G與之前的技術(shù)有著(zhù)本質(zhì)上的區別，其中兩個(gè)主要原因包括： • 多個(gè)頻段，可延伸和覆蓋到毫米波頻段： 5G可在三個(gè)不同的頻段上運行，分為低頻段（低于1GHz），中頻段（1GHz至6GHz）和高頻段（24GHz至52.6GHz）。 5G高頻段通常被稱(chēng)為毫米波頻段，將擴展到71GHz（又被稱(chēng)為FR2.2頻段）。4G使用的最高頻率為2.6GHz。與4G相比，在任何指定頻段上運行5G技術(shù)都能夠有效提高數據傳輸速率和降低時(shí)延，隨著(zhù)工作頻率的增加，二者的差異會(huì )越來(lái)越大。 缺點(diǎn)是，毫米波信號特別容易受到從雨滴到堅固的墻壁以及介于這兩者之間的一切物體的干擾，造成衰減。為了克服信號衰減的問(wèn)題，5G毫米波采用了波束成形技術(shù)和Massive MIMO（大規模多輸入多輸出）天線(xiàn)。這些技術(shù)能夠將信號牢牢地集中在單個(gè)用戶(hù)設備上。 本文詳細地介紹了這些技術(shù)。從本質(zhì)上講，5G毫米波波束成形技術(shù)通過(guò)調節各個(gè)天線(xiàn)的相位，對信號進(jìn)行聚焦，以形成一個(gè)很窄的、可轉向的波束，從而增加5G發(fā)射器的有效輻射功率，提高基站接收信號的信噪比。窄波束還能最大限度地減少信號干擾。 • 軟件支持的靈活性：當然，前幾代蜂窩網(wǎng)絡(luò )中也用到了很多軟件，但5G網(wǎng)絡(luò )將軟件的應用提升到了另一個(gè)層次。如果沒(méi)有軟件定義無(wú)線(xiàn)電架構，5G網(wǎng)絡(luò )是不可能實(shí)現的。由軟件驅動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )可以通過(guò)即時(shí)調整來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )本身的性能，從而改善與之連接的應用和服務(wù)。5G采用的網(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)發(fā)揮了不可或缺的作用，它能夠讓多個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )在同一個(gè)硬件基礎設施上運行，并且每個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )都針對具體用例進(jìn)行了優(yōu)化。 5G NR（新空口）網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢 5G NR（新空口）網(wǎng)絡(luò )可在毫米波頻段上運行，時(shí)延可以低于1毫秒，相比于4G網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)提升了幾個(gè)數量級。5G的數據吞吐量比4G提高了20倍，特定區域的連接密度提升了500倍，可靠性也得到了更高保障。消費者僅可能在有限的情況下注意到5G NR和4G之間的性能差異。手機端的使用體驗基本相同，盡管大文件的下載速度（如操作系統更新和視頻加載）會(huì )快得多，但各種應用程序的用戶(hù)體驗不會(huì )有明顯的變化，或許游戲玩家除外。下圖總結了5G網(wǎng)絡(luò )典型的關(guān)鍵性能參數。 在智慧城市、智能樓宇、智能工廠(chǎng)、智慧農業(yè)、智能交通、智慧醫療健康等智能化應用領(lǐng)域，5G NR網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢才會(huì )嶄露頭角。換句話(huà)說(shuō)，機器會(huì )首先感知到變化，因為目前有數百億臺聯(lián)網(wǎng)設備已經(jīng)連接到了數據網(wǎng)絡(luò )�？焖�、可靠的物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò )將與云端的人工智能應用相融合，提供實(shí)時(shí)數據分析，從而催生新的應用。5G NR網(wǎng)絡(luò )客戶(hù)將受益于更高的工作效率，獲得新的創(chuàng )收機會(huì )。公共網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的收益也會(huì )變得更多。
根據ITU-R選定的5G關(guān)鍵性能指標如上所示 (資料來(lái)源： "5G互聯(lián)產(chǎn)業(yè)和自動(dòng)化"白皮書(shū)第二版，5G產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化聯(lián)盟，2018年11月) 為何要構建5G專(zhuān)網(wǎng)而不是使用公共網(wǎng)絡(luò )？ • 時(shí)間維度：傳統網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商注重的是盈利能力。他們把網(wǎng)絡(luò )建設在能夠產(chǎn)生最多收益的區域，這意味著(zhù)大部分投資將流向人口密集地區。舉例來(lái)說(shuō)，美國中西部的農民可能要等很久才有便捷的5G NR網(wǎng)絡(luò )可以使用，特別是每隔幾百米就需要設一個(gè)基站的毫米波無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )。 • 安全維度： 那些負責工廠(chǎng)運營(yíng)技術(shù)（OT）的專(zhuān)業(yè)人員對向外界開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )以獲得物聯(lián)網(wǎng)所帶來(lái)的裨益及由此產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題持謹慎態(tài)度，這種擔憂(yōu)是正確的。由于擔心黑客利用WiFi網(wǎng)絡(luò )攻擊，很多企業(yè)仍在使用以太網(wǎng)布線(xiàn)。盡管根據所選擇的網(wǎng)絡(luò )架構不同，核心網(wǎng)絡(luò )可能仍然掌握在傳統網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商手中，但是擁有一個(gè)5G專(zhuān)網(wǎng)有助于獲得真實(shí)、可感知的安全優(yōu)勢。高度集中的毫米波短距離傳輸也能夠在一些用例中提供更高的安全性。在某些情況下，獨立5G專(zhuān)網(wǎng)的帶寬保證也可能是一個(gè)考慮量因素。 • 成本維度： 建設5G NR網(wǎng)絡(luò )的成本一直在下降。企業(yè)甚至可能不需要為他們使用的頻段付費，因為有些是非授權的頻段。此外，開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)（RAN）是推動(dòng)硬件成本下降的一個(gè)潛在的重要因素。這是一種開(kāi)放式的接口架構，能夠將5G NR網(wǎng)絡(luò )的各個(gè)部分分解為不同的元素，每個(gè)元素都是可互操作的。開(kāi)放式RAN正在進(jìn)入市場(chǎng)，以便每個(gè)網(wǎng)絡(luò )元素的供應商在創(chuàng )新和價(jià)格方面都能展開(kāi)競爭。而在構建獨立5G NR網(wǎng)絡(luò )方面也存在著(zhù)良性競爭，硬件公司一直在與網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商合作提供這種服務(wù)。一些公司將為客戶(hù)搭建專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )，然后通過(guò)收取管理服務(wù)費來(lái)收回成本。 獨立5G NR網(wǎng)絡(luò )的倡導者指出，與WiFi網(wǎng)絡(luò )相比，獨立5G NR網(wǎng)絡(luò )的成本和復雜性有所降低。同時(shí)，運行功率的降低也意味著(zhù)成本的節約和環(huán)境效益的增加。 如果企業(yè)正計劃創(chuàng )建一個(gè)5G專(zhuān)網(wǎng)，或者希望與工程師討論其中涉及的技術(shù)細節，安富利可以提供支持和幫助。作為全球領(lǐng)先的技術(shù)分銷(xiāo)商和解決方案提供商，安富利擁有自己的先進(jìn)應用開(kāi)發(fā)團隊，該團隊正在開(kāi)發(fā)的毫米波設備能夠助力客戶(hù)的5G工程團隊更快地將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。 |
