网络中立性的下降是5G的收获

这可能只是一个巧合，但在撰写本文时，3GPP 的成员正准备在里斯本对新 5G 标准的第一阶段进行投票。与此同时，华盛顿的立法者正准备投票废除网络中立法规。共享线程是，5G 的基本前提是并非每项服务都是平等的：相反，它拉动了书中的每一个技术技巧，以优化频谱和核心网络容量的使用，从而为正确的用户提供正确的服务应用。

优化与网络灵活性相结合，以实现移动和固定无线所需的增强型移动宽带 （eMBB）；用于关键任务服务的超可靠、低延迟通信 （URLLC）；以及用于物联网 （IoT） 的大规模机器类型通信 （mMTC）（图 1）。

图 1：eMBB、URLLC 和 mMTC 是 5G 的用例。图片来源：高通。

这是 ITU-R 在 IMT-2020 中为 3GPP 开始在 12 月至 3 月之间完成的 5G 要求定义的三个主要用例。这些要求包括 20 Gbits/s 的峰值下行速率、100 Mbits/s 的用户体验数据速率、3 倍于 4G 网络的频谱效率、下行链路中 30 比特/s 的峰值频谱效率、延迟为 1 毫秒，连接密度从 4G 的 10 万台增加到 100 万台设备，网络能效是当前网络的 100 倍。

它的最终确定将引发一波技术进步和网络部署的设计和实施。这些已经在所有主要无线运营商及其设备、芯片和软件提供商的 5G 前部署中进行了不同程度的研究和实践。到 2023 年，全球 5G 市场将拥有 10 亿用户（爱立信移动报告，2017 年 11 月），并在 2020 年达到 28.6 亿美元，到 2026 年达到 337.2 亿美元（MarketandMarkets，5G 基础设施市场，2017 年 11 月） ）。

报告的预期反映了支持 5G 及其应用所需的无线和核心接入和处理基础设施变化的广度和深度。这些变化将推动电子元件、软件、子系统和设计人员能力的极限，从天线和射频芯片到基带处理、网络服务器、安全性，以及最后但并非最不重要的系统测试和验证。

2018 年：5G 的“大年” 然而，在这一切真正开始之前，3GPP 必须履行其职责，满足 5G 新无线电的非独立 （NSA） 和独立 （SA） 版本的时间表（ 5G NR），3GPP 小组正在敲定的 5G 迭代的官方术语。还有其他不兼容的“5G”迭代，比如Verizon的5G TF。

2017 年初决定将 5G NR 提案分为两部分，以允许运营商利用其当前的前端 4G LTE 网络。National Instruments 营销总监 James Kimery 表示，它允许运营商更快地部署 5G 服务，同时最大限度地利用其当前安装的基础设施。

3GPP 无线接入网络 （RAN） 工作组预计将在 2017 年 12 月 18 日这一周确定第 1 阶段 5G NR NSA 的第 2 阶段（信令和架构元素）。这使其有望在 2018 年 3 月的最后期限之前完成要完成的软件（ASN.1 冻结）。

第 1 阶段 5G NR SA 的第 2 阶段专注于后端网络，计划于 2018 年 6 月完成，软件的 ASN.1 冻结设置为 2018 年 9 月。尽管最终的第 2 阶段 5G NR 计划完成在 2019 年 12 月至 2020 年 3 月期间，第一阶段的完成允许设备供应商和运营商开始全球部署。

2018 年韩国平昌冬奥会（2 月 9 日至 25 日）仍将是 5G 的第一次大考验。KT 已经开始在高速公路和隧道沿线部署服务，为与会者提供即将发生的事情的样本。

3GPP 重新设定 5G 期望 即使 3GPP RAN 工作组开会决定如何满足 IMT-2020 要求，它也已经重新设定了一些期望。2017 年初，为了赶上 12 月的最后期限，它决定推迟毫米波 （mmWave） 操作周围的一些元素。在 12 月的会议之前，乐队有太多的乐队无法模拟。这些模拟对于测试设备供应商设计测试设备是必要的。目前，一些操作频段将被搁置。

特性和功能的扩展发生在 3G 和 4G 中，预计将在 5G 中继续。用于实现 IMT-2020 要求的许多前端优化技巧包括最大限度地利用从 sub-1 GHz 到 100 GHz 的可用频谱、大规模多用户、多输入、多输出 （MU-MIMO） 和波束成形 MIMO 的应用技术，以及使用先进的编码和调制方案。

根据 Award Solutions Inc. 的首席顾问 Nishith Tripathi 博士的说法，5G NR 还将具有灵活的信道带宽、灵活的子载波间隔、动态双工切换（从 TDD 到 FDD，频率支持）、使用先进和新的编码方案，例如低密度奇偶校验 （LDPC） 和极性编码，当然还有高达 256 QAM 的更高调制级别。

然而，虽然所有这些技术最终将一起使用，但作为开始，Kimery 预计早期 5G 将包含更温和的基线方法，包括使用单输入单输出 （SISO） 代替 MIMO 和初始基线调制每个载波 64 QAM 的方案，而不是一开始就启用 256 QAM。使用 100-MHz 载波，Kimery 预计能够以 2.4 Gbits/s 的数据吞吐量开始。“这是目前在 LTE 上可行的三倍，这是一个很大的改进，”他说。随着高阶调制和 MU-MIMO 的加入，数据吞吐量将会增加。

核心网络灵活性使服务与应用相匹配 从无线电开始，最终将成为完整 5G NR 的核心是核心网络，其中的重点是尽可能从底层硬件中抽象出服务和软件。实现这一目标的技术要么已经经过充分研究和表征，要么已经在该领域中。它们包括网络功能虚拟化 （NFV）、软件定义网络 （SDN）、移动边缘计算 （MEC） 和网络切片的新概念（图 2）。

图 2：5G 从物理网络转向更多虚拟网络，其网络切片等功能允许运营商为每个用例（eMBB、mMTC 或 URLLC）提供最佳服务质量。Nishith D. Tripathi 和 Jeffrey H. Reed，“5G 蜂窝通信：旅程和目的地”，2018 年秋季。图片来源：Award Solutions Inc.

SDN 和 NFV 等功能降低了设备成本，并在新功能推出时提供了更新网络的灵活性。然而，网络切片特别有趣，因为它确保每个用例（eMBB、URLLC 和 mMTC）都能获得所需的数据速率、延迟、覆盖范围和其他要求。

鉴于 FCC 计划回滚网络中立性法规，这种基于每个用户和每个应用程序的 QoS 灵活性是及时的。这样做，它有效地让宽带提供商自由支配，以在他们认为合适的时候充分利用他们的网络。这引起了人们对他们将如何利用这种自由的担忧。但是，从 5G 的角度来看，这意味着无线运营商能够在农村地区部署灵活且可扩展的宽带网络接入和服务，在短距离内使用毫米波或低于 6 GHz 或低于 1 的 5G GHz 用于更长的距离 - 或两者兼而有之。

第二个含义与部署基于 5G 无线的宽带成本有关：无需铺设电缆或光纤，较小的独立运营商能够根据需要以更低的成本提供宽带服务。

在他最近的报告“宽带中断：5G 将如何重塑竞争格局”中，Peter Rysavy 描述了如何使用毫米波 5G 在服务不足的地区超越当前的混合光纤/同轴电缆 （HFC） 安装。

5G 推动组件和测试的极限 尽管跨越式运营商可能很有趣，但弗吉尼亚理工大学的 Jeffrey Reed 博士指出，要使 5G 可行，必须在组件性能、成本、功耗和测试方面做很多工作，尤其是在毫米波方面频段，例如 28、37 和 39 GHz。在这些频率下，路径损耗在低于 6GHz 的操作中会显着增加。天气也可能是一个因素，并且“请注意，功率放大器在较高频率下效率不高：我们需要制作大量 ［天线］ 阵列，因此有很多通道，”他说。“我们需要新的组件、新的测试方法来测试智能天线，以及让它们按预期运行的流程。”

ABI Research 高级分析师 Prayerna Raina 表示，操作更高频率的困难意味着 3.5 GHz 将成为 5G 的“杀手级频段”。“归根结底，5G 必须为运营商带来良好的商业意义，这些运营商将继续与停滞不前的 ARPU、不断上升的网络流量以及经济高效地优化网络管理和运营的需求作斗争，”Raina 说。“在包括上行链路解耦在内的新技术的支持下，C 频段可能会成为主要的 5G 频段，［因为］它允许运营商在现有网络网格上部署 5G，而不是在新的蜂窝基站上花费大量资金。”

无论采用哪种方式，大多数优秀的测试供应商已经为军用/航空应用提供毫米波设备，而 5G 测试对于 Kimery 和他在 National Instruments 的团队来说是最重要的。“自 2010 年以来，我们一直在研究和开发 5G 技术，”他说。“我们准备好了。”

所有测试供应商都准备了各种标准或专有的软件定义测试解决方案，以满足 5G 测试的广泛需求。这些表现如何将很快确定。

与此同时，高通、中兴通讯和中国移动最近展示了首个 5G NR 端到端数据互操作性数据测试（IoDT）系统。

 

该系统工作在 3.5GHz 频段，使用高通的 sub-6-GHz 用户设备 （UE） 原型，并符合 3GPP Release-15 5G NR 第 1 层框架，延迟低至 1 毫秒。

虽然 4G 网络还有多年的应用前景，但移动和宽带视频、车对车通信和物联网的兴起将按计划在 2019 年迎来 5G 网络。　　

      审核编辑：彭静