這可能只是一個巧合，但在撰寫本文時，3GPP 的成員正準(zhǔn)備在里斯本對新 5G 標(biāo)準(zhǔn)的第一階段進行投票。與此同時，華盛頓的立法者正準(zhǔn)備投票廢除網(wǎng)絡(luò)中立法規(guī)。共享線程是，5G 的基本前提是并非每項服務(wù)都是平等的：相反，它拉動了書中的每一個技術(shù)技巧，以優(yōu)化頻譜和核心網(wǎng)絡(luò)容量的使用，從而為正確的用戶提供正確的服務(wù)應(yīng)用。

優(yōu)化與網(wǎng)絡(luò)靈活性相結(jié)合，以實現(xiàn)移動和固定無線所需的增強型移動寬帶 （eMBB）；用于關(guān)鍵任務(wù)服務(wù)的超可靠、低延遲通信 （URLLC）；以及用于物聯(lián)網(wǎng) （IoT） 的大規(guī)模機器類型通信 （mMTC）（圖 1）。

圖 1：eMBB、URLLC 和 mMTC 是 5G 的用例。圖片來源：高通。

這是 ITU-R 在 IMT-2020 中為 3GPP 開始在 12 月至 3 月之間完成的 5G 要求定義的三個主要用例。這些要求包括 20 Gbits/s 的峰值下行速率、100 Mbits/s 的用戶體驗數(shù)據(jù)速率、3 倍于 4G 網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率、下行鏈路中 30 比特/s 的峰值頻譜效率、延遲為 1 毫秒，連接密度從 4G 的 10 萬臺增加到 100 萬臺設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)能效是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的 100 倍。

它的最終確定將引發(fā)一波技術(shù)進步和網(wǎng)絡(luò)部署的設(shè)計和實施。這些已經(jīng)在所有主要無線運營商及其設(shè)備、芯片和軟件提供商的 5G 前部署中進行了不同程度的研究和實踐。到 2023 年，全球 5G 市場將擁有 10 億用戶（愛立信移動報告，2017 年 11 月），并在 2020 年達到 28.6 億美元，到 2026 年達到 337.2 億美元（MarketandMarkets，5G 基礎(chǔ)設(shè)施市場，2017 年 11 月） ）。

報告的預(yù)期反映了支持 5G 及其應(yīng)用所需的無線和核心接入和處理基礎(chǔ)設(shè)施變化的廣度和深度。這些變化將推動電子元件、軟件、子系統(tǒng)和設(shè)計人員能力的極限，從天線和射頻芯片到基帶處理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、安全性，以及最后但并非最不重要的系統(tǒng)測試和驗證。

2018 年：5G 的“大年” 然而，在這一切真正開始之前，3GPP 必須履行其職責(zé)，滿足 5G 新無線電的非獨立 （NSA） 和獨立 （SA） 版本的時間表（ 5G NR），3GPP 小組正在敲定的 5G 迭代的官方術(shù)語。還有其他不兼容的“5G”迭代，比如Verizon的5G TF。

2017 年初決定將 5G NR 提案分為兩部分，以允許運營商利用其當(dāng)前的前端 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)。National Instruments 營銷總監(jiān) James Kimery 表示，它允許運營商更快地部署 5G 服務(wù)，同時最大限度地利用其當(dāng)前安裝的基礎(chǔ)設(shè)施。

3GPP 無線接入網(wǎng)絡(luò) （RAN） 工作組預(yù)計將在 2017 年 12 月 18 日這一周確定第 1 階段 5G NR NSA 的第 2 階段（信令和架構(gòu)元素）。這使其有望在 2018 年 3 月的最后期限之前完成要完成的軟件（ASN.1 凍結(jié)）。

第 1 階段 5G NR SA 的第 2 階段專注于后端網(wǎng)絡(luò)，計劃于 2018 年 6 月完成，軟件的 ASN.1 凍結(jié)設(shè)置為 2018 年 9 月。盡管最終的第 2 階段 5G NR 計劃完成在 2019 年 12 月至 2020 年 3 月期間，第一階段的完成允許設(shè)備供應(yīng)商和運營商開始全球部署。

2018 年韓國平昌冬奧會（2 月 9 日至 25 日）仍將是 5G 的第一次大考驗。KT 已經(jīng)開始在高速公路和隧道沿線部署服務(wù)，為與會者提供即將發(fā)生的事情的樣本。

3GPP 重新設(shè)定 5G 期望 即使 3GPP RAN 工作組開會決定如何滿足 IMT-2020 要求，它也已經(jīng)重新設(shè)定了一些期望。2017 年初，為了趕上 12 月的最后期限，它決定推遲毫米波 （mmWave） 操作周圍的一些元素。在 12 月的會議之前，樂隊有太多的樂隊無法模擬。這些模擬對于測試設(shè)備供應(yīng)商設(shè)計測試設(shè)備是必要的。目前，一些操作頻段將被擱置。

特性和功能的擴展發(fā)生在 3G 和 4G 中，預(yù)計將在 5G 中繼續(xù)。用于實現(xiàn) IMT-2020 要求的許多前端優(yōu)化技巧包括最大限度地利用從 sub-1 GHz 到 100 GHz 的可用頻譜、大規(guī)模多用戶、多輸入、多輸出 （MU-MIMO） 和波束成形 MIMO 的應(yīng)用技術(shù)，以及使用先進的編碼和調(diào)制方案。

根據(jù) Award Solutions Inc. 的首席顧問 Nishith Tripathi 博士的說法，5G NR 還將具有靈活的信道帶寬、靈活的子載波間隔、動態(tài)雙工切換（從 TDD 到 FDD，頻率支持）、使用先進和新的編碼方案，例如低密度奇偶校驗 （LDPC） 和極性編碼，當(dāng)然還有高達 256 QAM 的更高調(diào)制級別。

然而，雖然所有這些技術(shù)最終將一起使用，但作為開始，Kimery 預(yù)計早期 5G 將包含更溫和的基線方法，包括使用單輸入單輸出 （SISO） 代替 MIMO 和初始基線調(diào)制每個載波 64 QAM 的方案，而不是一開始就啟用 256 QAM。使用 100-MHz 載波，Kimery 預(yù)計能夠以 2.4 Gbits/s 的數(shù)據(jù)吞吐量開始?！斑@是目前在 LTE 上可行的三倍，這是一個很大的改進，”他說。隨著高階調(diào)制和 MU-MIMO 的加入，數(shù)據(jù)吞吐量將會增加。

核心網(wǎng)絡(luò)靈活性使服務(wù)與應(yīng)用相匹配 從無線電開始，最終將成為完整 5G NR 的核心是核心網(wǎng)絡(luò)，其中的重點是盡可能從底層硬件中抽象出服務(wù)和軟件。實現(xiàn)這一目標(biāo)的技術(shù)要么已經(jīng)經(jīng)過充分研究和表征，要么已經(jīng)在該領(lǐng)域中。它們包括網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化 （NFV）、軟件定義網(wǎng)絡(luò) （SDN）、移動邊緣計算 （MEC） 和網(wǎng)絡(luò)切片的新概念（圖 2）。

圖 2：5G 從物理網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向更多虛擬網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)切片等功能允許運營商為每個用例（eMBB、mMTC 或 URLLC）提供最佳服務(wù)質(zhì)量。Nishith D. Tripathi 和 Jeffrey H. Reed，“5G 蜂窩通信：旅程和目的地”，2018 年秋季。圖片來源：Award Solutions Inc.

SDN 和 NFV 等功能降低了設(shè)備成本，并在新功能推出時提供了更新網(wǎng)絡(luò)的靈活性。然而，網(wǎng)絡(luò)切片特別有趣，因為它確保每個用例（eMBB、URLLC 和 mMTC）都能獲得所需的數(shù)據(jù)速率、延遲、覆蓋范圍和其他要求。

鑒于 FCC 計劃回滾網(wǎng)絡(luò)中立性法規(guī)，這種基于每個用戶和每個應(yīng)用程序的 QoS 靈活性是及時的。這樣做，它有效地讓寬帶提供商自由支配，以在他們認(rèn)為合適的時候充分利用他們的網(wǎng)絡(luò)。這引起了人們對他們將如何利用這種自由的擔(dān)憂。但是，從 5G 的角度來看，這意味著無線運營商能夠在農(nóng)村地區(qū)部署靈活且可擴展的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入和服務(wù)，在短距離內(nèi)使用毫米波或低于 6 GHz 或低于 1 的 5G GHz 用于更長的距離 - 或兩者兼而有之。

第二個含義與部署基于 5G 無線的寬帶成本有關(guān)：無需鋪設(shè)電纜或光纖，較小的獨立運營商能夠根據(jù)需要以更低的成本提供寬帶服務(wù)。

在他最近的報告“寬帶中斷：5G 將如何重塑競爭格局”中，Peter Rysavy 描述了如何使用毫米波 5G 在服務(wù)不足的地區(qū)超越當(dāng)前的混合光纖/同軸電纜 （HFC） 安裝。

5G 推動組件和測試的極限 盡管跨越式運營商可能很有趣，但弗吉尼亞理工大學(xué)的 Jeffrey Reed 博士指出，要使 5G 可行，必須在組件性能、成本、功耗和測試方面做很多工作，尤其是在毫米波方面頻段，例如 28、37 和 39 GHz。在這些頻率下，路徑損耗在低于 6GHz 的操作中會顯著增加。天氣也可能是一個因素，并且“請注意，功率放大器在較高頻率下效率不高：我們需要制作大量 ［天線］ 陣列，因此有很多通道，”他說?！拔覀冃枰碌慕M件、新的測試方法來測試智能天線，以及讓它們按預(yù)期運行的流程。”

ABI Research 高級分析師 Prayerna Raina 表示，操作更高頻率的困難意味著 3.5 GHz 將成為 5G 的“殺手級頻段”?！皻w根結(jié)底，5G 必須為運營商帶來良好的商業(yè)意義，這些運營商將繼續(xù)與停滯不前的 ARPU、不斷上升的網(wǎng)絡(luò)流量以及經(jīng)濟高效地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)管理和運營的需求作斗爭，”Raina 說?！霸诎ㄉ闲墟溌方怦钤趦?nèi)的新技術(shù)的支持下，C 頻段可能會成為主要的 5G 頻段，［因為］它允許運營商在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格上部署 5G，而不是在新的蜂窩基站上花費大量資金?！?/p>

無論采用哪種方式，大多數(shù)優(yōu)秀的測試供應(yīng)商已經(jīng)為軍用/航空應(yīng)用提供毫米波設(shè)備，而 5G 測試對于 Kimery 和他在 National Instruments 的團隊來說是最重要的?！白?2010 年以來，我們一直在研究和開發(fā) 5G 技術(shù)，”他說?！拔覀儨?zhǔn)備好了?！?/p>

所有測試供應(yīng)商都準(zhǔn)備了各種標(biāo)準(zhǔn)或?qū)Ｓ械能浖x測試解決方案，以滿足 5G 測試的廣泛需求。這些表現(xiàn)如何將很快確定。

與此同時，高通、中興通訊和中國移動最近展示了首個 5G NR 端到端數(shù)據(jù)互操作性數(shù)據(jù)測試（IoDT）系統(tǒng)。

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該系統(tǒng)工作在 3.5GHz 頻段，使用高通的 sub-6-GHz 用戶設(shè)備 （UE） 原型，并符合 3GPP Release-15 5G NR 第 1 層框架，延遲低至 1 毫秒。

雖然 4G 網(wǎng)絡(luò)還有多年的應(yīng)用前景，但移動和寬帶視頻、車對車通信和物聯(lián)網(wǎng)的興起將按計劃在 2019 年迎來 5G 網(wǎng)絡(luò)?！　?/p>