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5G科普:必须澄清的关键认识误区(下)

导语:随着5G概念的热炒,很多广电行业人士可能对于5G产生过高的期望乃至误解。5G是否会替代WIFI甚至有线宽带?5G是否意味着高频率和微蜂窝?5G是否意味着全新的物联网技术到来?本文将继续予以澄清。

  摘要:随着5G概念的热炒,很多广电行业人士可能对于5G产生过高的期望乃至误解。5G是否会替代WIFI甚至有线宽带?5G是否意味着高频率和微蜂窝?5G是否意味着全新的物联网技术到来?本文将继续予以澄清。

  误区二:5G可以替代WIFI甚至是有线宽带,一统天下

  有人认为,未来的5G用户使用带宽比现在的有线宽带还大,加之4G时代已经开始流量“无限量”了,5G时代可以用5G来代替有线宽带了。事实并非如此,“有线的带宽无限,无线的带宽有限”这个规律继续有效。

  (1)鉴于有线可独享、无线空域共享性特点,基于稳定性和质量方面考虑,可以优先通过有线宽带解决接入情况下,没有必要采用5G替代有线宽带。即使不考虑空中干扰的问题,有线介质的传输能力也不是无线介质可以比拟的。光纤为例,在实验室中,单条光纤最大速度已达到了26Tbps。

图为:无线传输能力与有线传输能力

  5G接入能力的提升,可以大大提升最后一公里接入网服务体验,但若将之用于传输网则完全是各笑话。

  (2)在用户端层面,5G与有线宽带的互补关系会增强。也就是说更多的原来采用有线宽带作为唯一接入手段的终端,可能会增加5G模块作为互补或者备份接入,以提高网络可用性和可选择性。

  (3)随着5G带宽的提升和边际成本的下降,对于原来“弱流量使用”场景的终端,5G会对部分有线宽带形成替代,但也并不能代表5G可以完全可以替代有线宽带。

  另外,WIFI实际上很大程度是有线网络的延申。所以,按照同样的道理,5G与WIFI也不应该事相互替代的关系,而是相互补充的。

  不过,个人认为:5G对D2D(参考《科普:5G基础知识1》介绍文字)技术的应用,或许可以在很多点对点通信场合替代WIFI网络和无线网络,特别是在一些安全性要求不高的个人通信应用场合。这或许也是未来通信创新场所。

  误区三:5G代表着微蜂窝和大规模投资

  按照无线传输规律,频率越高,能使用的频率资源越丰富。频率资源越丰富,能实现的传输速率就越高。而5G为了解决频谱资源和速率问题,要尽可能开发高频谱。按照《科普:5G基础知识1》所言,与高频谱相对应的就是覆盖范围较小的微蜂窝。所以,有人认为5G时代就是微蜂窝广泛应用的时代。也有人因此会误认为:“5G投资规模大”,是因为5G需要新采用更高的频段、建设更多更多的小基站,从而导致整体投资加大。

图为:从3G/4G宏蜂窝到5G微蜂窝

  实际上,如同《科普:5G基础知识2》所言,5G基础概念可由“标志性能力指标”和“一组关键技术”来共同定义,其中后者就包括全频谱接入技术。所以,5G并不一定必须用高频谱。具体而言,增强型移动宽带eMBB场景面和高可靠低时延通信uRLLC场景均可向高、中、低频段开展;而大规模机器通信mMTC场景面向低频段开展。在5G频谱规划方面,美国以高频段频谱为主,中国、日本和韩国将同时使用中、高频段,欧盟将同时在低、中、高频段部署5G 网络。中国目前已经确定使用中频段,而高频段应用情况正在征求意见中。所以,作为多种技术的融合,5G会根据需求及可利用频段情况采用不同的频谱;而且,在3G/4G向5G的长期演进中,原有的3G/4G频段必然会被清理出来用于5G部署,所以5G并非一定要采用新的频段。

  当然,随着5G的逐步投资,肯定会有很多微蜂窝的敷设。但总体来说,5G网络与微蜂窝的敷设应该是从业务需求旺盛的热点地区开始的,不会迅速大范围铺开。这或许可以认为是密集症患者的福音。

  误区四:5G马上就将成为物联网核心技术

  由于对5G的过渡宣传,还导致很多人误认为:5G会是未来物联网的核心甚至是唯一的承载网,而缺乏对物联网承载网技术的清晰认识。而实际上,GSMA在2018年5月底发布了《5G未来中的移动物联网》报告。该报告澄清了目前已开始商用的NB-IoT/eMTC和未来5G的关系,并指出:以NB-IoT/eMTC为代表移动物联网(M-IoT)是未来5G物联网战略的组成部分,基于蜂窝网络的低功耗广域物联网(LPWAN,预计将占据未来60%的物联网场景)仍然主要依赖NB-IoT和eMTC。其中,eMTC本来就是基于LTE协议演进而来。

  众所周知,5G主要涵盖了三大场景:增强移动宽带(eMBB)、高可靠超低时延(uRLLC)和大规模机器通信(mMTC)。其中uRLLC和mMTC是面向物联网的应用需求,而mMTC就是针对未来海量低功耗、低带宽、低成本和时延要求不高的场景所设计。不过,从目前5G的标准进展来看,mMTC的标准是争议非常大的一个领域。预计严格按照ITU愿景和需求中针对低功耗大连接场景的标准化工作在2019年底的R16版本中将无法完成,R16版本的推出时间也很可能要延迟。

  不过,5G革命性不仅仅在于它涵盖更多应用场景和更复杂的技术,还在于其有更强的包容性。因此5G的核心之一是能够支持、兼容多种接入技术,如卫星、WiFi、固网和3GPP其他技术实现互操作,达到服务于大量不同用例的目的。既然在R16中对mMTC的场景标准化计划未定,但面对已经产生的低功耗大连接的物联网需求,总要有相关的技术来支持,而同为3GPP主导的蜂窝通信标准且已经有一定的商用验证的NB-IoT和eMTC及其未来的演进就被吸纳进5G物联网家族中。

  当然,将NB-IoT和eMTC纳入5G物联网家庭中并非3GPP单方面来决定的,3GPP要针对国际电信联盟(ITU)的要求进行多次评估。一般来说,国际电信联盟(ITU)提出5G的愿景和需求,由3GPP组织全球主要厂商推进标准规范的工作,来满足ITU提出的KPI,最后由ITU采纳为国际标准。此前,3GPP向ITU提议NB-IoT和eMTC满足ITU对5G物联网的需求,进行了大量的评估研究,并在第79次全会上提议低功耗广域物联网继续依靠NB-IoT和eMTC的演进。在此前希腊雅典召开的3GPP会议上,相关企业就提交了针对NB-IoT和eMTC满足5G mMTC连接密度的需求评估报告,相关报告的结论显示NB-IoT和eMTC满足了ITU提出的5G mMTC连接密度的需求,这给NB-IoT和eMTC纳入5G物联网家族打下来基础。在另一方面,NB-IoT和eMTC将和5G的其他部分技术长期共存;3GPP也将支持NB-IoT和eMTC在5G NR带内部署。另外,为了实现5G系统侧对NB-IoT和eMTC的支持,3GPP在2018年4月份报告中开始调研5G核心网支持NB-IoT和eMTC的无线接入网,这样就能保证运营商在保留NB-IoT和eMTC网络部署情况下向5G NR平滑升级。

  必须说明的是,在物联网技术体系中,NB-IoT、eMTC与5G技术各有其适应的场景,三者之间是强互补关系

图为:NB-IoT、eMTC和5G物联网技术的比较

  (1)NB-IOT:低速率、深度覆盖、无连接态切换。适用于物联网领域的智能抄表、智能停车、路灯控制、井盖防护、环境监测等

  (2)EMTC:中低速率、移动性、支持语言、定位等。适用于物流跟踪、车辆定位、移动支付、智能穿戴、智慧管网等

  (3)5G:速度快,传输距离远、传输数据大、无延迟。适用于需要传输速度快的影像等应用。

  必须强调的是,从市场状况看,NB-IoT/eMTC标准从2016年冻结后至今已有2年多时间,但该技术的LPWAN物联网应用尚未实现爆发式增长。在实际商用中,NB-IoT/eMTC实现平均每个基站接入了数百个终端,这距离其数万个终端的容量还有天壤之别;在这种情况下每平方公里实现100万终端大容量的5G mMTC标准又有什么意义?因此,基于NB-IoT/eMTC技术可以复用LTE产业链的各种资源,以较低成本满足当前的物联网需求。

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【责任编辑: 白晶 】

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