如果你对5G一知半解 这份5G的干货请收下
2018-09-13   MCA手机联盟


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5G要来了,这句话大家肯定听得最多,不过对于5G,很多人会觉得那么熟悉又那么陌生。熟悉是它这个概念经常在我们生活不断出现,陌生是指我们并不十分清楚5G究竟是什么?5G什么时候会来?我们什么时候能用上5G?带着这些疑惑,今天这篇文章就为大家梳理普及一下5G的知识。



文|Kelven

校对|CrazyTin

图源|网络


在这一年时间里,关于5G方面的消息层出不穷,产业链、市场、终端等都放出了很多关于5G的相关内容,行业内外都对5G都热情高涨,而“5G将至论”更是萦绕在我们耳边。

 

不过按照市场和产业链的预测,2018年年底将会有5G手机推出,而运营商的5G网络也会在那时候进行网络相关测试;2019年各家会推出预商用的5G手机和终端,5G网络开始布网;2020年5G才会开始正式商用,而预计2022年5G手机终端才会大规模出货。

 

在一系列的5G信息当中,估计大家都会对5G有一定的了解,而今天就以几大方面来为大家梳理5G在技术、市场、行业方面的现状。

 

5G的三大应用场景

 

在厦门举办的第二届半导体峰会上,高通技术副总监李维兴在5G和AI的论坛上给我们讲述了5G的三大应用场景:” 3GPP对于5G定义了三大场景,包括增强型移动宽带(eMBB)、海量物联网(Massive IoT)、超高可靠超低时延通信(uRLLC)。”

 

 

首先eMBB我们翻译为“增强移动宽带”,这个很好理解,最直观的表现就是网速的翻倍提升,超高的传输数据速率。在5G下,我们可以轻松看在线2K/4K视频和AR/VR,峰值速度可以达到10Gbps。

 

第二部分的海量物联网是依靠5G强大的连接能力,促进垂直行业融合。万物互联下,我们依靠身边的各类传感器和终端能构建一个智能话的生活。在这个场景下,数据的速率较低,而且时延要求也不高,布局的终端成本会更加低,同时要求有长续航和可靠性。

 

第三部分是uRLLC,翻译为高可靠超低延时通信。在这个场景下,其对时延的要求很高,往往要达到1ms级别。它应用在车联网、工业控制、远程医疗等特殊行业,其中车联网的市场潜力普遍被外界看好。

 

5G是什么?

 

5G是第五代的无线通信技术的简称,而通信技术可以分为有线通信和无线通信。有线通信就是指信息数据在实体物质上传播,基本就是铜线、光纤这类有线介质。

 

在有线介质传播,速率已经可以达到很高。以光纤为例,在实验室中,单条光纤最大速度已达到了26Tbps。这是一个很可怕的数字,对比目前主流的的4G LTE的理论150Mbps(没有采用载波聚合等技术),那个差距是无比大。

 

因此5G如果要实现端到端的高速率,那就是要突破无线传输这部分的瓶颈。

 

大家应该都知道无线通信,我们依靠的传输介质就是电磁波,而电波和光波都属于电磁波范畴里面,它们都是其中的一种。

 

 

电磁波的功能特性,是由它的频率决定的。不同频率的电磁波,有不同的属性特点,从而有不同的用途。

 

 

我们目前主要利用电波进行通信,而它也属于电磁波的一种,不过频率资源是非常有限的。为了避免干扰和冲突,我们需要对电波频率范围进行划分,更好合理利用和明确使用对象。

 

实际对于手机的移动通信来说,主要使用的中频-超高频间进行通信。如GSM 900,其意思便是工作频段在900MHz的GSM(2G网络制式)。

 

 

而现在的4G LTE标准使用的是特高频和超高频,因为频率越高,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。

 

5G会运行在两个范围的频率里面,第一便是6GHz以下,这与目前我们2/3/4G所运行的频率差异不大,范围在450MHz-6000MHz;另外一种便是在24GHz以上,而国际上是普遍利用28GHz作为试验,这就是我们所说的”毫米波”。

 

按照前面来说,既然越高频率传输速率越高,那么为什么以前没有采用?这是由电磁波的特点来决定:频率越高,波长越短,越趋近于直线传播(绕射能力越差)。频率越高,在传播介质中的衰减也越大。

 

越高频率,传输距离缩短,覆盖能力便会大大减弱,而且容易受到干扰,穿透能力弱,这就是意味着需要更多的基站来进行覆盖。

 

频率越低,网络建设就越省钱,竞争起来就越有利。这就是为什么,这些年,电信、移动、联通为了低频段而争得头破血流。

 

5G何时到来?

 

这是一个老生常谈的问题,有人认为5G将会很快扑来,实际5G的到来是一个阶段性事件。

 

前面已经提到5G的三大应用场景,最快商用的是eMBB场景,大约是2020年正式商用,而uRLLC和mMTC场景受标准确定时间和产业链成熟程度影响,预估最早于2021年开始逐步商用,相对成熟也要3-5年以后。

 

eMBB场景来看,5G网络的建设肯定会先从数据消费热点区域先开始,诸如中心商务区、大型购物中心等,因此在3-5年内,4G将会与5G网络长期并存,在农村地区肯定还是以4G为主。

 

行业内外实际对5G来的速度感知会有所不一样,市场方面的渠道商和消费者,他们对于5G的感知是来自手机终端,我们可以看见有很多手机终端品牌已经抢闸开始宣传自家的5G信息,更多这是一种市场的营销手段。

 

5G手机什么时候正式商用,并不单单取决于手机厂商,而是需要通过标准确定、芯片研发、频率分配、牌照颁发、网络建设等诸多因素所决定。业界普遍预计2019年底到2020年才会有成熟可商用的5G手机出现,同时由于研发难度和成本等原因,初期的5G手机必然会是高端定位,要想做到普及,还需要一定的时间。

 

实际我们可以看到,5G的发展与前面的4G/3G等都很不一样。5G的芯片研发和3GPP等组织的标准制定基本是同步进行,手机的研发和芯片的研发也是同步。市场对于5G的需求的热情也是十分高涨,不过我们要认清现在的5G走势,2018年-2020年期间是5G发展非常重要的一个时期,而5G真正成熟能用,估计也是2020年后的事了。

 

5G手机终端设计难度猛增

 

可以预计eMBB增强型移动宽带场景将会首先成为5G的先头兵,它对于消费级别的市场影响很大。由于高带宽和低时延的特点,超高清视频、AR、VR都会有广阔的市场空间。

 

可是根据运营商的相关技术人士指出,5G手机终端在设计上,对于射频、功耗方面的挑战很大。由于5G终端在上下行的速率猛增,因此基带功耗会成为一个大难题。

 

终端5G天线和射频模块设计难度猛增

 

此外由于终端天线数量受限于频段、手机尺寸、材质、天线布局的限制,在6GHz下的5G商用终端上支持4/8天线的设计难度更大。此外5G要求单载波的带宽要达到100MHz,相比较4G的20MHz提升了5倍,这对滤波器、数模转换器件也提了更高的要求。

 

5G时代预计会出现7模43频的情况,多模多频段将使得5G手机内部的电磁兼容环境更为复杂,移动通信频段和WLAN及GPS的共存,手机其他功能模块如LCM,摄像头工作时对接收频段的干扰等。

 

以中国的情况来看,预估5G前期手机终端会基于Sub 6GHz(6GHz以下)支持SA(独立组网)+NSA(非独立组网),在2019年推出,而基于毫米波的5G手机预估真正成熟和商用要到2022年之后。

 

这里简单解释一下SA和NSA,前者简单来说便是基站和核心网都是用5G最纯正的技术,而后者便是在基站或者核心网上有用上4G或者更早的技术。之所以有两种组网方式,那是因为5G网络发展初期需要照顾到成熟的4G/3G网络覆盖地方的向后的兼容性,4G/3G会因为成本等原因而与5G共存。

 

在中国,毫米波发展形势要比其他地区晚一些,许多基于3.5GHz~4.5GHz的5G应用发展会更快。这是因为在中国,通信基础设施建设非常完善,光纤在城市、郊区的部署相对美国要好很多。而在美国大部分地区宽带建设并没有中国那么完备,但是他们都希望家里有比较高速的接入,利用毫米波可以降低光纤布网的成本,同时速率和容量都有明显的增长。

 

5G芯片竞争白热化

 

据Strategy Analytics研究报告,2018年第一季度,高通、三星、联发科、华为海思和UNISOC(展讯和RDA)在全球蜂窝基带处理器市场中收益份额位列前五。高通继续以52%的基带收益份额保持第一,其次是三星和联发科。

 

 

与4G时代不一样,5G时代的手机基带芯片竞争越发激烈,各家都纷纷秀出自家5G芯片模组方面的成果。

 

8月22日,高通第一次提早宣布了自家年底旗舰芯片的信息,他们将推出采用7nm制程工艺的系统级芯片(SoC)旗舰移动平台,该平台可与高通骁龙X50 5G调制解调器搭配。高通声称,该7纳米SoC面向顶级智能手机和其他移动终端,是业内首款支持5G功能的移动平台。高通破例透露发布时间,表示更多完整信息将会在2018年第四季度公布。

 

三星方面也发布Exynos Modem 5100,与高通的产品相比,采用的是10nm制程工艺,符合5G新无线电(5G-NR)的最新标准规范。

 

 

前不久的IFA 2018大会上,华为发布了采用7nm工艺制程SoC芯片——麒麟980。华为消费者业务CEO余承东曾表示,相比高通骁龙845,麒麟980在性能上将会有极大的优势。此外,华为还研制了自家移动设备5G基带,将其命名为Balong 5000,可以用于麒麟980。

 

除了华为,联发科的M70也采用的是台积电7nm工艺技术,今年6月初便已正式对外发布。不过我们需要到2019年才能看到相关搭载联发科5G基带芯片的产品推出。

 

5G芯片涵盖的应用范围相当广泛,除了高通外,华为、Intel、三星与联发科都有5G芯片方案,只是针对的应用范围不同。华为与三星的5G芯片方案,目前主要在中小型基地台,Intel与高通则锁定智能手机、笔记本电脑应用、车联网方面。

 

除了芯片巨头,5G手机终端的厂商也是按耐不住,同样纷纷对外公布自己的5G研究成果。

 

三星表示将会在2019年3月推出5G手机,华为则称在2019年6月推出5G手机,OPPO与vivo也表示会在2019年推出5G手机。

 

  总结  

随着5G标准的逐步确定,市场上消费者的需求将会一步步被释放,不论是市场产业端还是消费者端,他们对于5G的期盼是很高的。

 

毕竟2G我们会被一通电话一条短信所感动,到了3G第一次接触移动互联网,现在4G被丰富的多媒体体验所惊艳,那么在进入5G后,超高清的视频体验、各类VR/AR的应用、万物互联的智能生活,这些都会再一次震撼我们。



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