5G 被廣泛認(rèn)為是一種移動(dòng)技術(shù)，可能要到 2020 年或 2021 年才能使用，即便如此，也不會(huì)廣泛使用。但是，隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長(過去 5 年增長了 18 倍)，我們正朝著比以往更快的 5G 速度邁進(jìn)。思科預(yù)測，到 2021 年，5G 連接產(chǎn)生的流量將是平均 4G 連接的 4.7 倍。

5G 將是當(dāng)今 LTE-Advanced 網(wǎng)絡(luò)的巨大飛躍。因此，有必要研究有助于引導(dǎo)從 4G 遷移到 5G 的五個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。五個(gè)領(lǐng)域中的四個(gè)通過稱為LTE-Advanced Pro (4.5G)的中間步驟實(shí)現(xiàn)了這一轉(zhuǎn)變，這使革命更像是一種進(jìn)化。

5G速度

該領(lǐng)域是接入技術(shù)從 LTE-Advanced 中的 1 Gbps 增加到 5G 中每個(gè)小區(qū)的 20 Gbps 吞吐量/下行鏈路速度的領(lǐng)域。達(dá)到這個(gè)速度需要從 LTE-Advanced Pro 開始的多個(gè)步驟，它在今天的規(guī)范中定義，并且可以使用載波聚合(最多 32 個(gè)載波)、大規(guī)模 MIMO(多輸入、多輸出)的組合擴(kuò)展到 3 Gbps多達(dá) 16 根天線，以及更高的調(diào)制方案，例如 256 QAM。

無需檢修無線電技術(shù)即可實(shí)現(xiàn) 3 Gbps 的數(shù)據(jù)速率。這是每個(gè)運(yùn)營商都必須采取的中間步驟，以利用其當(dāng)前的基礎(chǔ)設(shè)施并為 5G 做準(zhǔn)備。

包括 T-Mobile 和 Verizon 在內(nèi)的幾家主要運(yùn)營商現(xiàn)在已經(jīng)

在未授權(quán)頻率 ( LTE-U ) 中使用未授權(quán)頻譜LTE，而 AT&T 正在積極尋求虛擬機(jī)解決方案來解決這個(gè)問題。

要達(dá)到更高的吞吐量要求，許可的載波頻譜是不夠的。Wi-Fi 是蜂窩的遠(yuǎn)親，多年來一直在使用未經(jīng)許可的頻譜。

我將 Wi-Fi 稱為“遠(yuǎn)親”，因?yàn)樗c許可的運(yùn)營商頻譜非常相似，只是它不受監(jiān)管。Wi-Fi 是免費(fèi)的，因此，質(zhì)量在很大程度上不是問題——直到最近。運(yùn)營商已開始推出熱點(diǎn)，以盡可能將蜂窩流量卸載到 Wi-Fi，從而給網(wǎng)絡(luò)帶來額外壓力。但是，Wi-Fi 有很多未經(jīng)許可的頻譜可供 LTE 使用。

因?yàn)樽罱K客戶和運(yùn)營商并不太擔(dān)心這種“免費(fèi)服務(wù)”的質(zhì)量，所以它在住宅環(huán)境中通常沒問題。由于 Wi-Fi 技術(shù)的改進(jìn)以獲得更好的質(zhì)量和受監(jiān)管的訪問，這種心態(tài)在過去幾年發(fā)生了轉(zhuǎn)變：

· 使用極性碼(例如 LDPC)進(jìn)行糾錯(cuò)。

· 更高的 QAM，意味著 Wi-Fi 目前可以做到 256 QAM 并接近 1024 QAM。

· 4×4 MIMO 和多用戶 MIMO 可提高吞吐量并同時(shí)與更多用戶合作。

將載波聚合的概念擴(kuò)展到未經(jīng)許可的載波(與 Wi-Fi 中使用的頻譜相同)將為運(yùn)營商提供更多選項(xiàng)來增加小區(qū)帶寬。

隨著當(dāng)今未授權(quán)頻段中的大量頻譜以及即將發(fā)布的頻譜，5G 網(wǎng)絡(luò)除了尋找卸載數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的方法外，還需要利用這一空間來滿足超高速接入要求。

IoT 設(shè)備

IoT 設(shè)備提出了一系列不同的要求和挑戰(zhàn)。

· 毫無疑問，龐大的設(shè)備數(shù)量將對 5G 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。

· 與傳統(tǒng)蜂窩設(shè)備不同，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本質(zhì)上非常零星。他們中的許多人在只發(fā)送幾個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)之前“休眠”了很長時(shí)間。5G 網(wǎng)絡(luò)需要規(guī)劃來自這些設(shè)備的不頻繁但重要的通信。

· 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也帶來了各種各樣的安全威脅。其中許多設(shè)備可用于向網(wǎng)絡(luò)傳播惡意軟件或其他安全攻擊。

在處理智能手機(jī)等常規(guī)蜂窩設(shè)備的同時(shí)處理物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是接入和核心網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)艱巨任務(wù)?，F(xiàn)在從 LTE 網(wǎng)絡(luò)開始，將在 5G 網(wǎng)絡(luò)到來時(shí)實(shí)現(xiàn)更順暢的過渡。例如，諾基亞、Sprint和Verizon只是今年開始測試 5G 的少數(shù)幾家大公司，盡管許多其他運(yùn)營商聲稱他們將“很快”開始測試 5G 網(wǎng)絡(luò)。

虛擬化：NFV 和 SDN

虛擬化在為運(yùn)營商節(jié)省成本、處理網(wǎng)絡(luò)的彈性需求以及增加運(yùn)營商選擇方面的優(yōu)勢非常明顯。5G 網(wǎng)絡(luò)，由于兩端的極端需求，包括不經(jīng)常發(fā)送幾個(gè)字節(jié)，以及針對不同用例的大量數(shù)據(jù)增加，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的需求，并與虛擬化聯(lián)系在一起網(wǎng)絡(luò)功能.

許多運(yùn)營商都在虛擬化他們的網(wǎng)絡(luò)——尤其是數(shù)據(jù)包核心——方面做得很好。數(shù)據(jù)包核心端全部基于 Internet 協(xié)議 (IP)。這意味著就像數(shù)據(jù)中心的虛擬化方式一樣，無線的分組核心端(從3NodeB到互聯(lián)網(wǎng))都可以虛擬化。

即使在接入方面，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商 (NEM) 的行業(yè)決策者目前正在討論和決定低層協(xié)議之間的劃分，即哪些留在邊緣，哪些進(jìn)入中央核心。

為滿足不同用戶設(shè)備的需求而對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化和切片的轉(zhuǎn)變現(xiàn)在已經(jīng)開始，并將隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的部署而獲得動(dòng)力。

NR：新無線電

5G-NR 尚未標(biāo)準(zhǔn)化，需要一種新的無線電接入技術(shù)，將速度提高到 20 Gbps。它需要新的毫米波 (mmWave) 無線電，這是 30 吉赫 (GHz) 和 300 GHz 之間的頻譜帶，可以以非常高的速度通過空中發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。每個(gè)單元的帶寬預(yù)計(jì)在 10-20 Gbps 之間，每個(gè)用戶可能獲得 1 Gbps。諸如高端增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序之類的東西需要這種帶寬。

5G-NR 是真正 5G 的一個(gè)領(lǐng)域。下面的其他四個(gè)領(lǐng)域在 LTE-Advanced Pro 規(guī)范中具有很強(qiáng)的起點(diǎn)，因此更具進(jìn)化性。

2017 年世界移動(dòng)通信大會(huì)后在克羅地亞杜布羅夫尼克召開的第三代合作伙伴計(jì)劃 (3GPP) 的 5G 規(guī)范的發(fā)布一直是業(yè)界一致的推動(dòng)力，并將發(fā)布部分規(guī)范的日期提前至年底2017 年，而不是 2018 年 6 月。

5G-NR 中正在討論的兩件大事是：支持靈活的底層OFDM 技術(shù)和支持能夠使用毫米波頻譜的大規(guī)模 MIMO。

這種靈活的底層 OFDM 技術(shù)可以同時(shí)為同一小區(qū)中的不同用戶提供多種服務(wù)，例如高寬帶視頻應(yīng)用以及低延遲、關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。3GPP正在討論LTE 物理層的概述 - 第 III 部分傳輸時(shí)間間隔 (TTI) - 用戶獲取數(shù)據(jù)的連接間隔。

雖然向 5G 的大規(guī)模遷移仍處于早期階段，但上述領(lǐng)域?qū)⑹且龑?dǎo)我們進(jìn)行遷移的主要步驟。