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从电报、电话到手机，从1G到4G，通信技术为人类和社会带来了无尽的便利和福祉。如今我们正迎来5G时代，可5G到底是什么？
5G只是更快吗？当然不是。
5G不再只是从2G.txt到3G.jpg再到4G.avi的网络速率的提升，而是将人与人之间的通信扩展到万物连接，打造全移动和全连接的数字化社会。
5G应用不再只是手机，它将面向未来VR/AR、智慧城市、智慧农业、工业互联网、车联网、无人驾驶、智能家居、智慧医疗、无人机、应急安全等等。
这意味着什么呢？有运营商在白皮书里将5G定义为一次彻底的创新。
如果我们把一项技术创新为四类：渐进式创新、模块创新、构架创新和彻底创新，从2G到4G是频谱效率和安全性等逐步提升的渐进式创新，也是在维持集中式网络构架下的模块式创新，还有从网络构架向扁平化和分离化演进的构架创新。
但到了5G，除了提供1G至4G时代的手机业务，还要面向各种新的服务，提供不连续的、崭新的能力，因而这对于移动通信是一次彻底的创新。
网络构架的演进与创新
移动网络构架主要包括核心网和无线接入网，从2G到4G，其构架演进是这样的...
到了5G时代，移动网络按循序渐进的方式引入5G网元设备。
第一步，5G NR（新无线）先行，5G基站（gNodeB）与4G基站（eNodeB）以双连接的方式共同接入4G核心网。
第二步，5G基站独立接入5G核心网（NGCN，下一代核心网）。
第三步，5G基站和4G基站统统接入5G核心网，4G核心网退出历史舞台。
以上5G网络构架演进看似整体一致，实际上，我们把核心网和无线接入网分开来看，其内部构架发生了颠覆性的改变。
先比较4G基站和5G基站是怎样接入核心网的？
由上图可知，核心网网元名字变了，有4G时代的MME/S-GW变为5G时代的AMF/UPF。
说起这个AMF/UPF，就要提到我们引以为豪的，由中国移动牵头提出的SBA 5G核心网基础构架。
▲5G系统服务架构
这是一个基于云原生设计原则的构架，不仅要对传统4G核心网网元NFV虚拟化，网络功能还将进一步软件模块化，实现从驻留于云到充分利用云的跨越，以实现未来以软件化、模块化的方式灵活、快速地组装和部署业务应用。
AMF：全称Core Access and Mobility Management Function ，负责控制面的移动性和接入管理，代替了不能MME的功能。
UPF：全称User plane Function，就是负责用户面，它代替了原来4G中执行路由和转发功能的SGW和PGW。
无线接入网又发生了怎样的改变呢？分离、分离、分离。
如上图所示，首先是控制面和用户面的分离；其次是基站被分离为三部分：AAU、DU和CU。
5G无线关键技术：微基站和Massive MIMO
5G的容量是4G的1000倍，峰值速率10Gbps-20Gbps，要提升容量和速率无非就是三板斧：频谱带宽、频谱效率和小区数量。
▲提升网络容量的三板斧
用公式来表达就是这样的...
首先频谱带宽，高频段的频率资源丰富，同时，目前小于3GHz的低频段基本被2/3/4G占用，所以5G就得向高频段3.5GHz-30GHz（甚至更高）扩展。
问题来了，频段越高，穿透能力越差，覆盖范围越小。
怎么办？这就引出了5G的两大关键技术：Massive MIMO和微基站（Small Cells）。
毋庸置疑，微基站已成为未来解决网络覆盖和容量的关键。未来城市路灯、广告牌、电杆等各种街道设施都将成为小基站挂靠的地方。
Massive MIMO就是在基站侧配置远多于现有的系统的大规模天线阵列的MU-MIMO，来同时服务多个用户。它可以大幅提升无线频谱效率，增强网络覆盖和系统容量，简而言之，就是通过分集技术提升传输可靠性、空间复用提升数据速率、波束赋形提升覆盖范围。
MU-MIMO将多个终端联合起来空间复用，多个终端的天线同时使用，这样以来，大量的基站天线和终端天线形成一个大规模的虚拟的MIMO信道系统。这是从整个网络的角度更宏观的去思考提升系统容量。
波束赋形是指大规模多天线系统可以控制每一个天线单元的发射（或接收）信号的相位和信号幅度，产生具有指向性的波束，消除来自四面八方的干扰，增强波束方向的信号。它可补偿无线传播损耗。
在去年举行的中国国际信息通信展览会（PT展）上，笔者看到了各大厂家的Massive MIMO。
据说在这一年时间，各大厂家的Massive MIMO产品均在不断更新和进步，相信今年的PT展我们能看到更多更新的设备。
3 5G是一场融合创新
5G超高速上网和万物互联将产生呈指数级上升的海量数据，这些数据需要云存储和云计算，并通过大数据分析和人工智能产出价值。
与此同时，为了面向未来多样化和差异化的5G服务，一场基于虚拟化、云化的ICT融合技术革命正在推动着网络重构与转型。
为了灵活应对智慧城市、车联网、物联网等多样化服务，使能网络切片，核心网基于云原生构架设计；面临毫秒级时延、海量数据存储与计算等挑战，应运而生的是云化的C-RAN构架和实时的移动边缘计算（MEC）引入。从核心网到接入网，未来5G网络将分布式部署巨量的计算和存储于云基础设施之中，核心数据中心和分布式云数据中心构成网络拓扑的关键节点。
这是一场由海量数据引发的从量变到质变的数据革命，是一场由技术创新去推动社会进步的革命，因此，5G需广泛与各行业、垂直领域合作，共同激发创新，从而持续为社会创造价值。
中国5G走在世界前列
我国从国家宏观层面已明确了未来5G的发展目标和方向。《中国制造2025》提出全面突破5G技术，突破“未来网络”核心技术和体系架构；在《“十三五”规划纲要》、《“十三五”国家信息化规划》、《国家信息化发展战略纲要》等重要文件中，均提出要积极推进5G产业发展。
面向5G，我国通信各界紧锣密鼓的筹备已然开始：从标准的讨论制定，到产品研发和部署，再到设备性能功能的测试，一切都为了5G腾飞。
为此，我国在北京怀柔建设了全球最大的5G外场试验环境，华为、中兴、爱立信、诺基亚贝尔、大唐、英特尔等全球重要的系统、芯片、仪器仪表等领域企业共同参与了该项目。
2017年6月，我国IMT-2020(5G)推进组公布5G第二阶段测试，测试结果全面满足ITU指标。据悉，在今年即将开幕的PT展会期间，将进一步发布我国5G技术第二阶段测试成果。
总而言之，5G就是一场革命，它以技术为驱动，从人与人的连接延伸到万物互联，从个人和家庭延伸到社会各个领域，进而为社会经济、生活带来革命性的影响。
有人说，4G就够了。IBM的老沃森曾说，世界上只需要5台电脑。比尔盖茨也曾说，640K内存都足够了。
而对于5G这场技术和生态革命而言，显然不是“够不够”的问题，而是“能不能创新更多”的问题。 |
