5G演變史

 2019年被視為5G的開局之年，全球許多的運營商都加快了對基礎設施的投資，以支持5G用例和服務，為用戶和企業提供了巨大的潛力。5G代表著無線網絡技術角色的一個根本性的轉變，它由4G網絡演變而來，并提供了先進的技術特點，如提高數據速度、降低延遲和提高頻譜效率等。

電信運營商可以利用5G的高性能，為其所有客戶提供傳統和非傳統細分市場的新產品和解決方案，從而產生新的收入來源和利潤。然而，現有的移動網絡架構是為了提供和滿足語音、多媒體和數據的需求而設計的，復雜的接口和3GPP版本的升級已經證明這是一個不夠靈活的平臺，了解網絡是如何發展的能夠幫助我們更好地規劃現在和未來。

第一代網絡(1G)引入了模擬移動語音服務,通過授權頻譜(安裝基站，通過專用無線電頻譜為用戶提供移動網絡接入)和頻率復用(多個基站的實時連接能夠使用戶在移動時，語音通話不受干擾)建立了無縫無線連接。盡管1G具有革命性，但就頻譜效率而言，模擬傳輸的容量有限，并且使用模擬設備(大型，昂貴，低效能)的可擴展性也有限。

接下來是GSM標準(2G)，它從模擬傳輸發展到數字傳輸，并使用TDMA方法實現了更多的容量，以及支持不同網絡之間的漫游。GSM提供了一個網絡平臺，支持新的移動服務(短信、彩信、圖片消息)，并通過數字編碼提高了語音質量和清晰度。數字設備的可擴展性得到了改善，因為它們比模擬設備更便宜、更輕(數字信號消耗的電池電量更少)。GPRS(2.5G)后來被引入支持分組交換技術，該技術最終以56kbit / s-144kbit / s的數據速率提供WAP、電子郵件和萬維網訪問等數據通信服務。

在千禧年之后，我們看到移動數據服務(游戲，視頻會議，大型電子郵件，視頻)需求的增加，第三代(3G)網絡(實施UMTS)開創了傳輸速度為2Mbit / s的高速互聯網接入的新時代，用戶有了更高的容量和增強的移動寬帶體驗。隨著對更高網速需求的不斷增長，第四代(4G)網絡于2010年推出，旨在通過更高的數據容量提供更快更好的移動寬帶體驗。其優勢只是提高了3G提供的帶寬和服務，同時通過降低網絡上每比特的成本來提高效率。4G的優勢是通過實現OFDMA技術，支持寬信道并使用信號編碼和多路復用模式為用戶提供更高的數據速率(高達100 Mb / s)。4G與3G的關鍵區別在于實現了全IP網絡，放棄了線路交換基礎設施。語音服務與數據通過分組交換網絡進行傳輸(語音呼叫被IP電話取代，即VoLTE)。

我們正處于下一代網絡發展的初期，到2019 - 2020年我們會開始看到5G的全球推廣，5G將對各種新的和創新的行業服務和應用起到關鍵推動作用。然而，滿足新的通信解決方案需要滿足各種復雜的技術需求，與前幾代產品相比，審查5G的實際技術需求非常重要。

5G技術要求的“金三角”：低延遲，連接密度和吞吐量。

1. 低延遲

要達到低于10毫秒的延遲水平，將挑戰物理定律和網絡布局拓撲。對于需要即時和超可靠通信的業務用例(如遠程外科手術和自動駕駛)，低延遲是一個基本的要求。

2. 高連接密度

說到連接密度，與4G相比，5G網絡每平方公里可提供多達一百萬個連接(支持與網絡的大量并發連接)，而4G網絡的典型連接密度為每平方公里2000個連接。隨著物聯網應用(即智能可穿戴技術、智能家居技、智慧城市、智能電網)的普及，5G的高連接密度是使海量機器類通信(M-MTC)用例實現并滿足數字社會需求的一個重要能力。

3. 高吞吐量

從3G到4G的演進中最大優勢是更高的吞吐量，這也是推動5G發展的一個主要因素。5G的目標是提供10 Gbps的吞吐量，使增強移動寬帶(eMBB)的使用案例得以實現，為VR，AR和UHD等新服務提供基礎設施平臺。

1. 頻譜效率

運營商必須采用某些行動，技術和商業模式，其中包括頻譜效率， 需要更大帶寬、更高頻率的頻譜，以提供支持大量連接設備所需的容量，并為同時連接的設備提供更高的速度。隨著運營商的網絡容量開始耗盡，提高頻譜效率勢在必行。5G將被引入更高頻段，許多運營商預計將其5G系統部署在毫米波頻段。射頻(RF)頻譜是一種有限的自然資源，支持無線技術，系統和服務的不斷發展。隨著RF頻譜在高密度環境中的可用數量趨于飽和，必須考慮新的頻譜效率方法。MIMO技術使用多個天線同時傳輸載波信號，在相同的頻譜分配范圍內執行輸入和輸出功能。波束形成是一種將無線接口聚焦成波束用于定向信號傳輸和接收的技術，提高了RF頻譜的整體效率，最終可以改善用戶體驗。

2. NFV / SDN

運營商還必須考慮他們的NFV / SDN策略以及如何將其納入其核心和BSS / OSS架構中。網絡功能虛擬化(NFV)是將物理網絡功能(PNF)向虛擬化網絡功能(VNF)的遷移和應用程序的云化。企業和電信運營商必須其核心網絡功能(即EPC，IMS，HSS)轉換為虛擬化網絡功能，從而在基于云平臺的數據中心上部署服務應用程序。軟件定義的網絡(SDN)是云架構和NFV的基于負載和需求擴展，從基于軟件的集中控制窗格執行網絡拓撲的動態配置(即將額外的網絡容量引導到需要的地方，來維持數據消費高峰期間的客戶體驗的質量)。

  3. 網絡切片  

“全云化”戰略將提供協調統一的體系架構，該體系架構可以在單一的基于軟件的網絡基礎設施上提供更高的靈活性，能夠管理虛擬化網絡功能的各種服務需求并支持彈性網絡。該功能由網絡切片提供，在共享物理基礎設施之上啟用專用和邏輯功能層(切片)的功能，提供跨多個域(訪問，傳輸，核心)的端到端虛擬網絡。網絡切片的彈性優勢為電信運營商提供了劃分網絡資源和托管多個不同用戶的機會，引入了網絡服務/切片即服務(NSaaS)業務模式，該業務模式將提供定制的端到端無線網絡服務，適應和管理在單一共享的基礎設施上具有不同傳輸特性的5G應用程序。

  4. 邊緣計算  

最后，我們必須考慮邊緣計算，這是一項與聯網汽車緊密相關的技術要求，因為它的功能是處理更接近移動網絡邊緣用戶的應用程序數據，使網絡能夠為關鍵業務用例使用提供超低的延遲(即自動駕駛汽車)或增強的用戶體驗(即AR / VR)。

5G不僅僅是簡單地為用戶提供更高的帶寬，它還將改變傳統通信服務提供商的工作方式，催生出更多的新生產業，只有快速接受這種改變，才能成為5G時代的真正贏家。