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5G網台中抽水肥推薦，我們真的需要嗎？（下）
假如5G網絡的丟包率為億分之一，那麼自駕駛汽車也會面臨巨大的安全風險。5G網絡的發展還將帶動物聯網、MIMO、小型基站等技術的發展。
原文地址：TechRepublic，本譯文由TECH2IPO/創見為您提供。
上一篇，我們講瞭：移動通訊技術10年一發展，5G標準現在已經開始制定。諾基亞的最新5G網絡實驗速率飆到瞭115Gbps，但是我們真的需要5G網絡嗎？
5G 和小型基站
移動通訊業內增加網絡容量的方法通常有 3 種：增加更多頻段、提高頻段效率和增加更多基礎設置。但是就現在來看，沒人能夠那麼容易就取得更多的無線電頻段。至於提高頻段效率，諾基亞網絡部門技術與創新構架工程師 Volker Ziegler 表示，每一代網絡通訊技術的出現都能提高 3 倍頻段效率，也就是說同樣的頻段可以擴容 3 倍。他說，或許我們可以增加 5、10、20 倍，但是依舊沒法滿足 5G 網絡未來數 Gb 容量的需求。
我們使用 70GHz 頻段的毫米波 15 米的傳輸范圍內進行測試，速率可以達到 115Gbps。——諾基亞
這需要安裝更多基礎設施。但是，增加基站的方法在高樓林立的城市裡似乎並不是一個很好的解決方法。小型基站似乎是運營商和城市規劃者更方便的選擇。
小型基站可以填補大型基站無法覆蓋的區域。到目前為止，小型基站已經成為企業和傢庭室內移動通訊網絡的主要覆蓋方式；在 5G 概念的推動下，小型基站會在人口更多、數據需求更大的城市地區更密集地覆蓋。
跟大型基站不同的是，小型基站正如它的名字一樣體積更小巧，甚至比傢用路由器更小，也不用像信號塔一樣安裝在那麼高的位置。這就意味著小型基站更不容易被發現，可以安裝在路燈裡，以後甚至可以安裝在蓋樓的磚塊裡。而且小型基站的成本也比信號塔低，可以降低網絡延遲，提高信號塔覆蓋范圍邊緣的信號質量。那小型基站有壞處嗎？
當然有，因為體積減小，小型信基站的覆蓋范圍也小，大概隻有 200-300 米的覆蓋范圍。也就是說在信號交接的時候會遇到問題：假設你開著車在城市裡跑，會穿過多個小型基站，每一次信號交接都可能造成數據丟失或信號失真，如果是在打電話的話，就有可能掉線。不過似乎已經有瞭解決方法：隻用小型基站來做數據傳輸，如果運營商發現手機用戶在小型基站間穿梭，就將信號切給大型基站來處理。
這種方法在極為密集的網絡環境下還會帶來能源消耗的問題，這也是 5G 網絡一個頭疼的問題。當然，小型基站的功耗肯定比信號塔要低，但是當無數個小基站同時運行的時候，功耗也是相當驚人。那麼能否降低耗電量，同時增加小型基站數量？
有專傢建議就是改變移動網絡的構架，增加網絡控制臺和數據面之間的距離。Intel 公司的 Keddy 說：“隻要將控制臺和數據面距離拉開，就可以做很多事情，比如增加能耗比。可以隨意開啟關閉小型基站，但保持錨節點開啟，這樣才不會漏掉電話。
也就是超簡設計，跟當前的中等密度網絡不同。今天的通訊網絡一直都在傳輸數據。隨著手機數量的增加，幹擾也會越來越多。在 5G 網絡環境下，錨節點保持開啟，小型基站可以在瞬間關閉或者開啟來滿足使用需求。
“將一直保持在線的設備降低到最低水平，隻有當用戶有數據需求的時候再開啟，可以讓設備動態開啟和關閉，速度保持在毫秒級別而且靜默。”這就意味著使用更少的能源而且降低瞭幹擾。
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MIMO
MIMO 是另一項隨著 5G 網絡而來的新技術。跟其他隻有單天線的接收設備和隻有單天線的發射器不同，MIMO（多輸入多輸出）標準要求設備具備十條、百條或者更多的天線。更多的天線意味著更高的數據速率，也可以幫助運營商解決信號和能耗的問題。
MIMO 也會兼容毫米波和小型基站。“未來的移動通訊網絡肯定會有大量的 MIMO 基站和小型基站接入點。大型 MIMO 基站會將天線陣列放置在現有大型信號塔上，可以根據移動用戶的需求精準地發射信號。小型基站通過添加接入點的方式減少大型基站的負擔，減少發射器和用戶之間的平均距離，降低信號傳播損耗，提高數據速率和能耗比。這兩種重要趨勢都已經有瞭支持，而且在毫米波的幫助下還得到瞭增強。而且增加瞭這麼多小型基站之後，毫米波頻段還可以克服因為雨天下雨帶來的信號衰減問題。”紐約大學的研究人員說。
而且，隻要 MIMO 普及，波形天線也就跟著普及。簡單來說，波形天線可以從以前那種全方位發射信號的模式變成單向發射信號，隻向接收器所在位置發送信號。這樣做可以帶來更好的信號覆蓋率，更大的吞吐量同時降低幹擾。
現階段有些 Wi-Fi 組織推崇波形天線，運營商則喜歡 MIMO，不管怎樣，到 5G 到來的時候，這些技術都有瞭很好的發展，到時候都可以進行大面積推廣。
5G 帶來的新風險
5G 網絡可以讓許多技術成真，但同樣也會帶來很多風險。如果你正開著基於雲技術的自駕駛汽車行駛在道路上，你肯定不希望汽車在馬上要剎車的時候突然 5G 信號中斷。運營商和技術企業都知道存在很多風險。所以他們也在致力於減少網絡延遲，確保這樣的事情不會發生。
華為公司無線網絡研究部童文博士表示，低延遲的需求將對移動網絡的發展產生長遠的影響。同時，數據丟包問題需要解決。
自駕駛汽車需要 5G 網絡能夠保證網絡連接延遲低。“1% 的丟包率人們可能察覺不出來，但是如果想要用數據連接來驅動汽車自駕駛，那麼丟包率就得降低到百萬分之一、千萬分之一，甚至是一萬分之一，因為哪怕隻有這麼微小的幾率也有可能發生意外。”
運營商也不願意看到因為自己的網絡延遲問題導致車禍或者讓一傢人在路邊等信號。
網絡接入時間也需要降低。移動網絡的控制臺也需要距離用戶更近，這樣才能讓自駕駛汽車成為現實。當然，編程技術和調試技術的提高也是必須的。
童文說，“在 LTE 網絡下，你點擊屏幕，然後等待網頁反應，這就已經足夠快瞭。就這個例子，如果延遲低於 16ms，人是感覺不出來的，體驗良好。如果使用 GSM 網絡，延遲可能在 500-600ms。延遲達到瞭半秒多。相比 2G 網絡，LTE 有提高，但是如果是駕駛汽車，如果延遲高於 100ms，那麼就有可能發生車禍。汽車駕駛需要更快的反應時間，也就是今天的 LTE 技術所不能提供的。我們需要把延遲拉到 1ms 一下，這也意味著需要全新的設計。”
這可能意味著移動網絡將從頭到尾重新設計，新軟件新技術也將應用。不過，跟現在的數據診斷路徑相比，軟件定義網絡（SDN）能夠允許運營商更好地確定數據傳輸的通道、選擇最短的路線。更低的延遲也意味著邊緣計算的增加。與其讓數據通過網絡傳輸到數據中心進行計算，其實可以讓數據存儲或者直接在基站、網絡控制臺等相似的位置進行計算。
“如果是自駕駛汽車，延遲高於 100ms，那麼就有可能發生車禍。”--華為公司，童文
根據歐洲電信標準協會，這項技術將帶來 IT 和電信技術的大會聚，運營商將為其他服務提供者開放他們的邊緣網絡。
為瞭低於 1ms 的延遲，Ziegler 表示：“集中化的計算方式會受到限制，因為數據的傳輸過程可能就會浪費 50-100ms。為此，我們需要讓運營商有能力動態分配資源，自由選擇集中還是分散，這將涉及到邊緣計算概念的核心。”
通過推進邊緣網絡的發展，不僅可以提高對時間有嚴格要求的服務提速，而且還能減少網絡擁堵，提高所有用戶的網絡速度。
對於華為的童文來講，延遲隻是 5G 網絡會帶來的風險之一。因為汽車和其他行業都要求降低延遲，如果不能妥善處理，標準的制定將會遇到很大的現實問題。“如果我們在最初階段都不能解決，那麼以後也很難解決。”
5G 和物聯網
從歷史的角度來看，移動數據是人類控制的設備，而非自動化的設備，它最初設計就是用來為手機傳遞數據，之後慢慢地為筆記本電腦和平板電腦傳輸數據。現在，移動通訊行業正努力找出如何讓機器（不包括自駕駛汽車）來消費數據流量。也就意味著要讓市場垂直企業參與到標準的制定程序中來，他們可能是從來都不對網絡感興趣的企業以及那些競爭力完全沒放在移動通訊上的企業。
這也是 5G 網絡與之前的移動通訊網絡相比所存在的一個弱項。Keddy 說，“各種不同的使用情境都對 5G 網絡提出瞭多樣的需求。並不是說以前沒有相應的技術，而是我們從沒遇到過一項技術、一種設備需要在如此復雜的環境下使用，5G 網絡需要承載物聯網、可穿戴設備以及汽車網絡。”
標準化過程中需要更多企業的參與也是一項挑戰，很有可能會帶來意見不一致、地域分歧等問題。
傳統來講，移動通訊標準在不同大洲的不同運營商都會不同，他們會選擇適合自己網絡的技術。以 3G 標準為例，歐洲流行 UMTS，中國選擇 TD-SCDMA，美國則用的是 CDMA 制式。每一代移動標準都會有不同的變種，不過還是希望 5G 網絡能同一個制式走天下。
Kleiner 表示：“5G 還需要大量的研究。政府需要為研究提供財政支持。我們需要全球協商來避免標準之間的競爭，這樣才能有一個全球通用的 5G 標準。這邊需要一系列協商一致的政策，比如頻段分配等。我們看到瞭韓國和日本在 5G 網絡研發上的合作，也將看到中國和美國未來的合作。下一步，字啊 2015 年，就是要在全球范圍內確定 5G 網絡的技術標準。”
將零散的 5G 標準組合在一起
有人認為第一個 5G 網絡會在 2018 年到來，因為那時候韓國平昌的冬奧會將會舉行，屆時韓國將會展示這一新的通訊技術。不過，在標準頒佈之前架設的網絡（pre-standard network）一般很少見而且會遇到很多問題。以日本的 FOMA 為例，FOMA 可能是第一個進入市場的 3G 網絡，但是因為它是在 3G 網絡標準頒佈前架設的，跟主流的 UMTS 等 3G 制式相比沒有競爭力，也導致支持 FOMA 標準的設備很少而且沒有吸引力。
除瞭冬奧會，也有人建議在 2022 年世界杯的時候上線 5G 網絡。這樣既可以避免假設的網絡不符合標準，也可以獲得額外的 4 年時間和金錢來開發更好的移動通訊技術。
Vodafone 公司研發總監 Luke Ibbetson 說，“4G 還有很長的路要走，要解決容量、效率和表現等問題。4G 在很長時間內都不會退出主流。”
“如果 5G 是正確的，那就不需要 6G 瞭。”——Andy Sutton
根據 GSM 協會的數據，運營商在 2014-2020 年期間將花費 1.7 萬億美元來建設 LTE 網絡，很明顯運營商希望能夠找到替代品之前看到投資的回報，而且還得面對手機收費價格不合理引發的民眾抗議。許多運營商在轉向 4G 的時候，會為用戶免費提供 4G 接入，而且 3G、4G 網絡環境下同樣的數據流量價格也一樣。為瞭回本，他們開始打包數據流量，希望人們在享受極速網絡的時候也消費更多流量，然後開啟更多更貴的流量包。
5G 網絡將為移動運營商發現全新的、不同的消費模式，讓用戶願意在接受新技術的時候支付電話費。其中一種定價方式是按照速度收費，歐洲的一些運營商按照上網速率來計算手機流量費。另一種選擇就是取消統一定價，采取階梯定價方法，用的越多越貴。數據流量也將根據服務的不同而拆分，視頻一個流量，音樂一個流量，視頻流量用完瞭就要買更多視頻流量。
運營商賺錢的方式還有很多。每一代移動通訊技術都意味著消費者都要買入新的智能手機，這也是運營商從消費者身上撈錢的一種手段，比如預付費送手機但需要簽訂長期合約等。
雖然這樣的升級我們以前就看到過，但是 5G 可能是我們看到的最後一代“G”。正如 EE 的首席網絡架構師 Andy Sutton 說的那樣，“如果 5G 是正確的，那就不需要 6G 瞭。”
1Gpbs 是 5G 網絡的底線，N Gbps 才是目標。根據行業的不同，消費者在這樣的網絡環境下都能獲得他們需要容量和速度，他們都在需要的時候得到數據連接。如果 5G 網絡建設成功，那就不需要以後每 10 年升級一次移動通訊網絡瞭，隻需要升級技術就可以瞭。
此外，Sutton 還說，“5G 將總能滿足用戶需求，而我們也將不斷進化網絡，以後我們將從每 10 年升級一次移動網絡的時代演變成升級網絡容量的時代。”我無法預見 100 年之後我的孫子孫女會不會說：“14G 網絡不夠用，我們需要 15G 網絡。”
當然如果移動通訊的發展曾經教會過我們什麼，那就是如果想要預測未來的網絡，誰的賭註都沒法穩贏。
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