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作者：安富利 十年磨一劍，厚積薄發，迎來了5G公共網絡的逐漸普及。而在現實世界中，5G專網的實施和部署還處于起步階段。擁有5G專網意味著，無需等待即可解鎖專屬的5G網絡性能。 
圍繞許多新技術，人們的興奮和炒作往往大于現實。盡管6G網絡標準尚未制定，但在網上搜索 "6G網絡"，會出現近1億個結果。5G網絡的優勢已經被宣傳了大約十年，直到今天，一種或多種類型的5G技術才在全球推廣開來。 5G專網由企業出資建造，并供其專門使用。5G專網是相對較新的發展成果。雖然其通用的應用場景已經被廣泛地描述和討論，但在現實世界中這些應用場景的落地還處于起步階段。本文會就其中一些用例進行探討，首先了解一些背景資料。 5G與4G的差別 就像以前的蜂窩網絡升級一樣，從4G向5G演進可以提供更大的帶寬、更快的傳輸速度和更低的時延。如果把4G比作一條鄉間小路，那么5G就相當于一條20車道的高速公路。 然而，5G與之前的技術有著本質上的區別，其中兩個主要原因包括： • 多個頻段，可延伸和覆蓋到毫米波頻段： 5G可在三個不同的頻段上運行，分為低頻段（低于1GHz），中頻段（1GHz至6GHz）和高頻段（24GHz至52.6GHz）。 5G高頻段通常被稱為毫米波頻段，將擴展到71GHz（又被稱為FR2.2頻段）。4G使用的最高頻率為2.6GHz。與4G相比，在任何指定頻段上運行5G技術都能夠有效提高數據傳輸速率和降低時延，隨著工作頻率的增加，二者的差異會越來越大。 缺點是，毫米波信號特別容易受到從雨滴到堅固的墻壁以及介于這兩者之間的一切物體的干擾，造成衰減。為了克服信號衰減的問題，5G毫米波采用了波束成形技術和Massive MIMO（大規模多輸入多輸出）天線。這些技術能夠將信號牢牢地集中在單個用戶設備上。 本文詳細地介紹了這些技術。從本質上講，5G毫米波波束成形技術通過調節各個天線的相位，對信號進行聚焦，以形成一個很窄的、可轉向的波束，從而增加5G發射器的有效輻射功率，提高基站接收信號的信噪比。窄波束還能最大限度地減少信號干擾。 • 軟件支持的靈活性：當然，前幾代蜂窩網絡中也用到了很多軟件，但5G網絡將軟件的應用提升到了另一個層次。如果沒有軟件定義無線電架構，5G網絡是不可能實現的。由軟件驅動的網絡可以通過即時調整來優化網絡本身的性能，從而改善與之連接的應用和服務。5G采用的網絡切片技術發揮了不可或缺的作用，它能夠讓多個虛擬網絡在同一個硬件基礎設施上運行，并且每個虛擬網絡都針對具體用例進行了優化。 5G NR（新空口）網絡的優勢 5G NR（新空口）網絡可在毫米波頻段上運行，時延可以低于1毫秒，相比于4G網絡來說提升了幾個數量級。5G的數據吞吐量比4G提高了20倍，特定區域的連接密度提升了500倍，可靠性也得到了更高保障。消費者僅可能在有限的情況下注意到5G NR和4G之間的性能差異。手機端的使用體驗基本相同，盡管大文件的下載速度（如操作系統更新和視頻加載）會快得多，但各種應用程序的用戶體驗不會有明顯的變化，或許游戲玩家除外。下圖總結了5G網絡典型的關鍵性能參數。 在智慧城市、智能樓宇、智能工廠、智慧農業、智能交通、智慧醫療健康等智能化應用領域，5G NR網絡的優勢才會嶄露頭角。換句話說，機器會首先感知到變化，因為目前有數百億臺聯網設備已經連接到了數據網絡。快速、可靠的物聯網傳感器網絡將與云端的人工智能應用相融合，提供實時數據分析，從而催生新的應用。5G NR網絡客戶將受益于更高的工作效率，獲得新的創收機會。公共網絡運營商的收益也會變得更多。
根據ITU-R選定的5G關鍵性能指標如上所示 (資料來源： "5G互聯產業和自動化"白皮書第二版，5G產業自動化聯盟，2018年11月) 為何要構建5G專網而不是使用公共網絡？ • 時間維度：傳統網絡運營商注重的是盈利能力。他們把網絡建設在能夠產生最多收益的區域，這意味著大部分投資將流向人口密集地區。舉例來說，美國中西部的農民可能要等很久才有便捷的5G NR網絡可以使用，特別是每隔幾百米就需要設一個基站的毫米波無線接入網絡。 • 安全維度： 那些負責工廠運營技術（OT）的專業人員對向外界開放網絡以獲得物聯網所帶來的裨益及由此產生的網絡安全問題持謹慎態度，這種擔憂是正確的。由于擔心黑客利用WiFi網絡攻擊，很多企業仍在使用以太網布線。盡管根據所選擇的網絡架構不同，核心網絡可能仍然掌握在傳統網絡運營商手中，但是擁有一個5G專網有助于獲得真實、可感知的安全優勢。高度集中的毫米波短距離傳輸也能夠在一些用例中提供更高的安全性。在某些情況下，獨立5G專網的帶寬保證也可能是一個考慮量因素。 • 成本維度： 建設5G NR網絡的成本一直在下降。企業甚至可能不需要為他們使用的頻段付費，因為有些是非授權的頻段。此外，開放式無線接入網（RAN）是推動硬件成本下降的一個潛在的重要因素。這是一種開放式的接口架構，能夠將5G NR網絡的各個部分分解為不同的元素，每個元素都是可互操作的。開放式RAN正在進入市場，以便每個網絡元素的供應商在創新和價格方面都能展開競爭。而在構建獨立5G NR網絡方面也存在著良性競爭，硬件公司一直在與網絡運營商合作提供這種服務。一些公司將為客戶搭建專用網絡，然后通過收取管理服務費來收回成本。 獨立5G NR網絡的倡導者指出，與WiFi網絡相比，獨立5G NR網絡的成本和復雜性有所降低。同時，運行功率的降低也意味著成本的節約和環境效益的增加。 如果企業正計劃創建一個5G專網，或者希望與工程師討論其中涉及的技術細節，安富利可以提供支持和幫助。作為全球領先的技術分銷商和解決方案提供商，安富利擁有自己的先進應用開發團隊，該團隊正在開發的毫米波設備能夠助力客戶的5G工程團隊更快地將新產品推向市場。 |
