迎接即將到來的5G時代
——威瑞森與AT&T欲推出5G產品和服務

秦 雪/編譯

迎接即將到來的5G時代
——威瑞森與AT&T欲推出5G產品和服務

秦 雪/編譯

● 隨著各大運營商爭相向市場推出5G服務，爭議也越來越大。

不同于大多數時代，無線時代都是用方便的數字做名稱，而且每個名稱的問世都會帶來一些非凡的新功能，例如，2G首次實現了短信發送，3G讓我們體驗到只要手機在手隨時都可以暢游網絡的快感。

因此，當手機制造商和互聯網服務供應商開始討論5G的新功能及其實現細節時，人們紛紛揣測，當數據以每秒100兆比特的高速度向智能手機傳輸數據時，又會展示什么樣的新奇跡。5G將有多神奇，我們也許很快就能親身體驗到。2017年，威瑞森公司（Verizon）和美國電話電報公司（AT&T）計劃向已建有5G技術固定無線網絡的部分家庭和企業用戶提供寬帶上網服務。通過這些5G試點項目，部分公眾將有機會率先體驗直到21世紀20年代初才會全面鋪開的5G技術之奇妙。

運營商希望5G技術為智能手機用戶提供的網絡數據傳輸速度將是今天4G技術的10倍，且延時時間只有1毫秒。目前，國際電信聯盟（ITU）等標準組織正在為2020年上市的5G制定技術規范和性能參數，計劃8年間完成的這一工作已經進入中期階段。“目前一切都還懸而未定。”ITU負責 5G技術的科林·蘭特里（Colin Langtry）說道。

對于許多投資推廣 5G的人來說，這個拖得很長的時間表可能是個問題，待到2020年5G標準最終確定之時，運營商和政府預計已為5G開發投入了50億美元。巨額投資以及數據饑渴客戶帶來的壓力促使運營商加速前進。為了開發最適合的無線傳送、天線和信號處理技術，各家公司已于2016年完成了一系列的實驗室測試和試驗，以期盡快將這些技術和功能推向市場。

“說真的，5G是一個模糊的、尚不確定的概念。”美國國家科學基金會無線項目監管的一位項目主管提亞戛·南達戈帕爾 （Thyaga Nandagopal）說道，“不過現在業界正在迅速將其范圍縮小到幾種技術上，進展速度很快。”

威瑞森和AT&T都表示，他們在2017年開發的固定無線網絡將采用毫米波段上傳信號，可以說這是最熱門的5G新技術。毫米波段的正式定義是頻率在30～300兆赫、信號波長在 1～10毫米之間的波。5G比傳統的蜂窩信號波長更短，傳播頻率也要低得多，通常頻率為6千兆赫，波長為幾十厘米。

使用毫米波段可解決如今運營商面臨的一個大問題：客戶想要一次傳輸更多的數據，但傳統的6千兆赫波段呈現前所未有的擁擠狀態，相比之下，毫米波段是頻譜上比較開闊的部分，可提供更多有吸引力的可能性。

在早期測試中，威瑞森公司特別關注的是28千兆赫的波段，自美國聯邦通信委員會于2016年7月開通了這個波段和其他高頻波段用于商業用途以來，它就成為5G的寵兒了。AT&T也在德克薩斯州奧斯汀進行了28千兆赫和另一個受歡迎的15千兆赫波段的毫米波段的測試，AT&T甚至在實驗室里取得了15兆赫波段上峰值達每秒14千兆比特的數據傳輸速度。

其他公司也取得了振奮人心的結果。在2016年費城舉辦的百年美洲杯足球錦標賽上，斯普林特公司（Sprint）在15兆赫波段上以峰值達每秒 4千兆比特的數據傳輸速度為現場觀眾進行實況轉播。

日本的NTT Docomo公司則嘗試了另一種的5G技術——多重輸出（MIMO），通過這一技術，幾十條可編程天線可同時從一個基站發出和接收信號，在 15千兆赫波段上可達到每秒 20千兆比特的超高速度。以這個速度，一部時長 2小時的 1080P高清電影只需 1.5秒就能傳輸完畢。

如今，盡管全面的5G標準還需幾年時間才能出臺，但威瑞森和AT&T公司已經迫不及待地想要與客戶一起分享他們前期測試中取得的數據傳輸速度。不過，雖然這兩家公司可能會最先把毫米波提供給用戶，但它們的固定無線網絡還達不到許多專家認為的“真”5G水平。

不同于連接智能手機的網絡，固定無線系統發送一個聚焦束將一個站點與另一個站點連接起來，比如從基站到屋頂天線，然后運營商通過與天線相連的以太網電纜將寬帶互聯網接入大樓內的辦公室或公寓里。

全球手機網絡接入情況：世界上 74億人中有95%的人用手機上網，但手機網絡的服務質量存在很大差異。4G以上占53%；3G為 31%；2G占11%

為全面實現5G，運營商和手機制造商還必須找出如何向乘坐汽車或火車或走在人行道上的移動用戶高速傳輸數據的辦法，5G應用場景的宏大暢想還包括自動駕駛汽車、聯網家用電器和工業機器人。

當然還存在其他一些問題。毫米波段無法輕易穿透樓宇等障礙物，而且比傳統微波信號更容易被水和空氣中的氧分子吸收。因此要傳輸同等距離來自智能手機的信號，它們需要更大的功率。鑒于這些問題，使用毫米波為移動用戶服務需要更復雜的信號處理技術以及分布密度更大的基站。

遺憾的是，一些批評者認為，固定無線網絡部署分散了運營商的精力，他們應該更多專注于開發其他功能。“這在實際上延緩了5G的開發。”卡內基技術投資集團首席技術官保羅·斯特魯薩克（Paul Struhsaker）說道。

競爭對手警告說，如果其他公司適時出現了更好的技術，威瑞森和AT&T公司早期在固定無線設施上的投資可能會打水漂。業內專家也很擔心運營商之間產生分歧。“在標準制定之前就開始實施是一種風險投資，很可能3年后它就過時了。”斯普林特公司首席技術運營官甘特·奧滕多弗（Günther Ottendorfer）說道。

盡管如此，威瑞森公司網絡規劃主管桑約吉塔·薩桑德（Sanyogita Shamsunder）仍表示，2017年公司將繼續大膽利用固定無線網推進 5G計劃。她說，“我們看到了合理的使用實例，我們認為能夠處理好這項技術，所以我們會一如既往地做下去。”

[資料來源：IEEE Spectrum][責任編輯：松 石]

本文作者艾米·諾爾德姆（Amy Nordrum）現為IEEE Spectrum助理編輯，報道范圍涵蓋了無線、移動和互聯網等多項通信技術。她最喜歡報道是科學、業務、技術和社會諸多學科交叉的題材。