从1G到5G，5次通信革命的时代演变

2019年被视为5G的开局之年，全球许多的运营商都加快了对基础设施的投资，以支持5G用例和服务，为用户和企业提供了巨大的潜力。5G代表着无线网络技术角色的一个根本性的转变，它由4G网络演变而来，并提供了先进的技术特点，如提高数据速度、降低延迟和提高频谱效率等。

电信运营商可以利用5G的高性能，为其所有客户提供传统和非传统细分市场的新产品和解决方案，从而产生新的收入来源和利润。然而，现有的移动网络架构是为了提供和满足语音、多媒体和数据的需求而设计的，复杂的接口和3GPP版本的升级已经证明这是一个不够灵活的平台，了解网络是如何发展的能够帮助我们更好地规划现在和未来。

从1G到5G的进化史

第一代网络(1G)引入了模拟移动语音服务,通过授权频谱(安装基站，通过专用无线电频谱为用户提供移动网络接入)和频率复用(多个基站的实时连接能够使用户在移动时，语音通话不受干扰)建立了无缝无线连接。尽管1G具有革命性，但就频谱效率而言，模拟传输的容量有限，并且使用模拟设备(大型，昂贵，低效能)的可扩展性也有限。

接下来是GSM标准(2G)，它从模拟传输发展到数字传输，并使用TDMA方法实现了更多的容量，以及支持不同网络之间的漫游。GSM提供了一个网络平台，支持新的移动服务(短信、彩信、图片消息)，并通过数字编码提高了语音质量和清晰度。数字设备的可扩展性得到了改善，因为它们比模拟设备更便宜、更轻(数字信号消耗的电池电量更少)。GPRS(2.5G)后来被引入支持分组交换技术，该技术最终以56kbit / s-144kbit / s的数据速率提供WAP、电子邮件和万维网访问等数据通信服务。

在千禧年之后，我们看到移动数据服务(游戏，视频会议，大型电子邮件，视频)需求的增加，第三代(3G)网络(实施UMTS)开创了传输速度为2Mbit / s的高速互联网接入的新时代，用户有了更高的容量和增强的移动宽带体验。随着对更高网速需求的不断增长，第四代(4G)网络于2010年推出，旨在通过更高的数据容量提供更快更好的移动宽带体验。其优势只是提高了3G提供的带宽和服务，同时通过降低网络上每比特的成本来提高效率。4G的优势是通过实现OFDMA技术，支持宽信道并使用信号编码和多路复用模式为用户提供更高的数据速率(高达100 Mb / s)。4G与3G的关键区别在于实现了全IP网络，放弃了线路交换基础设施。语音服务与数据通过分组交换网络进行传输(语音呼叫被IP电话取代，即VoLTE)。

5G的技术要求

我们正处于下一代网络发展的初期，到2019 - 2020年我们会开始看到5G的全球推广，5G将对各种新的和创新的行业服务和应用起到关键推动作用。然而，满足新的通信解决方案需要满足各种复杂的技术需求，与前几代产品相比，审查5G的实际技术需求非常重要。

5G技术要求的“金三角”：低延迟，连接密度和吞吐量。

1. 低延迟

要达到低于10毫秒的延迟水平，将挑战物理定律和网络布局拓扑。对于需要即时和超可靠通信的业务用例(如远程外科手术和自动驾驶)，低延迟是一个基本的要求。

2. 高连接密度

说到连接密度，与4G相比，5G网络每平方公里可提供多达一百万个连接(支持与网络的大量并发连接)，而4G网络的典型连接密度为每平方公里2000个连接。随着物联网应用(即智能可穿戴技术、智能家居技、智慧城市、智能电网)的普及，5G的高连接密度是使海量机器类通信(M-MTC)用例实现并满足数字社会需求的一个重要能力。

3. 高吞吐量

从3G到4G的演进中最大优势是更高的吞吐量，这也是推动5G发展的一个主要因素。5G的目标是提供10 Gbps的吞吐量，使增强移动宽带(eMBB)的使用案例得以实现，为VR，AR和UHD等新服务提供基础设施平台。

运营商思维的转变

1. 频谱效率

运营商必须采用某些行动，技术和商业模式，其中包括频谱效率， 需要更大带宽、更高频率的频谱，以提供支持大量连接设备所需的容量，并为同时连接的设备提供更高的速度。随着运营商的网络容量开始耗尽，提高频谱效率势在必行。5G将被引入更高频段，许多运营商预计将其5G系统部署在毫米波频段。射频(RF)频谱是一种有限的自然资源，支持无线技术，系统和服务的不断发展。随着RF频谱在高密度环境中的可用数量趋于饱和，必须考虑新的频谱效率方法。MIMO技术使用多个天线同时传输载波信号，在相同的频谱分配范围内执行输入和输出功能。波束形成是一种将无线接口聚焦成波束用于定向信号传输和接收的技术，提高了RF频谱的整体效率，最终可以改善用户体验。

2. NFV / SDN

运营商还必须考虑他们的NFV / SDN策略以及如何将其纳入其核心和BSS / OSS架构中。网络功能虚拟化(NFV)是将物理网络功能(PNF)向虚拟化网络功能(VNF)的迁移和应用程序的云化。企业和电信运营商必须其核心网络功能(即EPC，IMS，HSS)转换为虚拟化网络功能，从而在基于云平台的数据中心上部署服务应用程序。软件定义的网络(SDN)是云架构和NFV的基于负载和需求扩展，从基于软件的集中控制窗格执行网络拓扑的动态配置(即将额外的网络容量引导到需要的地方，来维持数据消费高峰期间的客户体验的质量)。

3. 网络切片

“全云化”战略将提供协调统一的体系架构，该体系架构可以在单一的基于软件的网络基础设施上提供更高的灵活性，能够管理虚拟化网络功能的各种服务需求并支持弹性网络。该功能由网络切片提供，在共享物理基础设施之上启用专用和逻辑功能层(切片)的功能，提供跨多个域(访问，传输，核心)的端到端虚拟网络。网络切片的弹性优势为电信运营商提供了划分网络资源和托管多个不同用户的机会，引入了网络服务/切片即服务(NSaaS)业务模式，该业务模式将提供定制的端到端无线网络服务，适应和管理在单一共享的基础设施上具有不同传输特性的5G应用程序。

4. 边缘计算

最后，我们必须考虑边缘计算，这是一项与联网汽车紧密相关的技术要求，因为它的功能是处理更接近移动网络边缘用户的应用程序数据，使网络能够为关键业务用例使用提供超低的延迟(即自动驾驶汽车)或增强的用户体验(即AR / VR)。

5G时代的真正赢家

5G不仅仅是简单地为用户提供更高的带宽，它还将改变传统通信服务提供商的工作方式，催生出更多的新生产业，只有快速接受这种改变，才能成为5G时代的真正赢家。