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从理论走向现实！2019握手5G

百家作者：微型计算机 2019-01-12 10:37:23

转眼间又是新的一年，每年此时我们都会思考：这一年中的主要技术热点趋势会是什么？2018年的时候，我们认为人工智能会是最热门的话题。事实证明，2018年里，人工智能技术确实像春天里的细雨一样“润物细无声”，为我们生活的方方面面带来改变。无论是智能手机还是智能无人商店，我们都能在它们身上看到人工智能技术的影子。

放眼2019年，随着全球5G（第五代移动通信系统）商用部署进展的不断推进，以及5G终端、基带、芯片层面的快速发展，我们认为5G技术的蓬勃发展会成为2019年里最受关注的热点。甚至在2019年，我们很可能直接买到真正支持5G网络的手机。那么，从理论到现实，让我们一起来看看5G的到来是否会让我们在2019年叩开万物互联时代的大门吧！

全球5G发展现状

作为下一代革命性的移动通信技术标准，5G在最近几年一直受到行业内外的广泛关注。全球各个国家和地区更是摩拳擦掌，争先恐后地投入资源研发5G，唯恐会错过这场盛宴。

早在2013年2月，欧盟便宣布拨款5000万欧元加快5G移动技术的发展。而2013年5月13日，三星更是宣布已成功开发5G的核心技术。据介绍，该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据，且最长传送距离可达2公里。相比之下，当时4G LTE服务的传输速率仅为75Mbps。

在三星之前，这一传输瓶颈被业界普遍认为是一个技术难题，而三星则利用64个天线单元的自适应阵列传输技术破解了这一难题，利用这一技术，下载一部高画质电影只需10秒钟。

2014年5月8日，日本电信营运商NTT DoCoMo正式宣布与Ericsson、Nokia、三星等厂商共同合作测试凌驾现有4G网络之上，具有1000倍网络承载能力的高速5G网络，传输速度有望提升至10Gbps。

2016年，诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作完成了加拿大首次5G网络技术的测试，诺基亚在测试中使用了73GHz范围内的频谱，数据传输速率为加拿大现有4G网络的6倍。

▲2016年，诺基亚与加拿大运营商Bell Canada合作完成了加拿大首次5G网络技术的测试。

在世界各国和地区加快研发5G技术的同时，关于5G的标准也在同步推进。时间来到2017年12月21日，在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上，5G NR首发版本被正式宣布冻结（注：冻结指的是自即日起对该标准版本只允许进行必要的修正而推出修订版，不再添加新特性。）这次发布的5G NR版本是3GPP Release 15标准规范中的一部分。首版5G NR标准的完成是实现5G全面发展的一个重要里程碑，它将极大地提高3GPP系统能力，并为垂直行业发展创造更多机会，为建立全球统一标准的5G生态系统打下基础。

▲3GPP 5G NR推进计划图

5G标准第一版有两种方案—非独立组网（Non-Stand Alone，NSA）和独立组网（Stand Alone，SA）。其中，非独立组网作为过渡方案，可利用原有4G基站和4G核心网进行升级改造来运作，其以提升热点区域的带宽为主要目标，投入较小。而独立组网则能实现所有5G的新特性，有利于发挥5G的全部能力，是业界公认的未来5G目标方案，不过投入也会比较大。

随着3GPP的推进时间表，2018年6月14日，3GPP全会（TSG#80）批准第五代移动通信技术标准（5G NR）独立组网功能冻结。尽管在2018年12月，3GPP决定将R15 Late Drop版本（3GPP R15标准中的一个Release版本）的冻结时间推迟到2019年3月，但业界普遍认为R15 Late Drop版本的推迟冻结并不会对运营商和设备上的5G部署带来太大影响。

3GPP是什么？

3GPP指的是第三代合作伙伴计划（正式英文名3rd Generation Partnership Project，即3GPP），这是一个成立于1998年12月的标准化机构，目前其成员包括欧洲的ETSI、日本的ARIB和TTC、中国的CCSA、韩国的TTA、北美洲的ATIS和印度的电信标准开发协会。3GPP的目标是在国际电信联盟的IMT-2000计划范围内制订和实现全球性的移动电话系统规范。

3GPP制定的标准规范以Release作为版本进行管理，平均一到两年就会完成一个版本的制定。其中R15版本主要内容是NSA和SA标准，也就是消费者端的移动通信问题；大规模机器通信（物联网）、高可靠低延时通信（无人驾驶等应用）两种场景的标准将在R16版本制定。目前R15 Late Drop版本的冻结时间已经推迟到2019年3月，R16版本也将随之推迟。

有了5G标准规范，世界各国在5G项目上的推进可谓取得了惊人的进展。在美国，运营商正在迅速拓展5G覆盖范围，AT&T、Sprint等运营商还将在2019年年初推出基于毫米波和Sub 6GHz（6GHz以下频谱）的5G部署，开始提供一系列5G服务和体验。

根据AT&T的计划，这家运营商将在2019年早些时候在至少19座城市部署5G通信服务，到2020年要保证美国至少有2亿用户体验上5G网络。而在5G的费用方面，据悉AT&T的15GB流量售价为70美元，这与当前4G网络下10GB数据月费用50美元相当。在欧洲，现在也有多个运营商在基于6GHz以下频段及毫米波进行5G部署，比如Swisscom的5G测试网络目前已经在6个城市中心运营，它还计划到2019年底在网络上拥有60个区域，覆盖瑞士的每个城市和旅游热点。

▲随着5G标准的确定，北美、欧洲、东南亚等地区相继加大了对于5G的研发投入。

在亚洲，韩国的5G项目发展更是取得了重要进步。韩国的三大运营商SK电讯、韩国电信、LG U+正在积极构建5G网络覆盖，并在2018年12月1日正式推出了符合3GPP规范的商用5G移动服务，12月1日也因此成为韩国的“5G日”，这比韩国原定于2019年3月实现5G商用的时间表提前了不少。

▲2018年12月，韩国三大运营商同时宣布5G正式商用，韩国也成为全球首个基于3GPP标准宣布5G商用的国家。

韩国5G商用对于全球5G发展来说是一个标志性事件，意味着用户将可以享受更快、更稳定的5G服务。另外，预计到2019年第二季度，我们还将能看到韩国开始为5G智能手机提供相关服务。其他地区，包括日本、澳大利亚和东南亚地区也在紧锣密鼓地推动5G部署。

中国5G发展现状

以前，通信系统的标准制定主要以欧美为主导，但从3G网络开始，中国标准开始正式登上历史的舞台。当时中国提交的TD-SCDMA方案正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代主流的三大技术之一。而在4G时代，由中国企业参与制定的TD-LTE标准同样成为4G LTE标准的重要组成部分。

对于5G的研发，中国更是很早就开始筹备。早在2013年2月，工信部、发改委、科技部便联合成立IMT-2020（5G）推进组，对我国5G愿景与需求、5G频谱问题、5G关键技术、5G标准化等问题展开研究和布局。除了国家层面的研究外，包括中国移动、中国联通、华为、中兴等在内的中国企业都已积极展开5G技术的研发和布局。

2014年2月，中国移动公开表示，中国移动将全力支持5G项目发展，并希望通过努力引导产业界5G技术研发和技术标准的制定，在移动通信标准领域继续发挥引领性作用。而在2016年的多个世界级移动通信展会上，中国移动还与日本DoCoMo、韩国KT共同发布5G合作联合声明，宣布三家运营商将共同针对亚洲市场研究和丰富5G的需求，探索5G的新业务、新垂直市场，开展5G关键技术及系统验证，并与全球标准化组织合作，以实现全球协调一致的频谱规划和统一的5G标准。

2018年6月28日，在2018上海世界移动大会期间，中国移动还联合大唐电信、爱立信、华为、英特尔和诺基亚等合作伙伴共同发布了“5G SA（独立组网）启航行动”，并成功打通全球首个5G独立组网端到端系统全息视频通话。

2018年12月10日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通发放了5G系统中低频段试验频率使用许可。其中，中国电信和中国联通获得3500MHz频段试验频率使用许可，中国移动获得2600MHz和4900MHz频段试验频率使用许可。

据了解，中国电信获得3400MHz-3500MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源；中国移动获得2515MHz~2675MHz、4800MHz~4900MHz频段的5G试验频率资源，其中2515~2575MHz、2635~2675MHz和4800~4900MHz频段为新增频段，2575~2635MHz频段为中国移动现有的TD-LTE（4G）频段；中国联通获得3500MHz~3600MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源。

对于此次频率资源的确定，业内专家普遍认为，这次发放的频率资源大体均衡，优先以100MHz左右连续带宽进行5G中频段试验频率使用许可，有利于充分发挥5G中频段兼顾大容量和连续覆盖的技术优势。对于电信设备而言，不同频率使用的电信设备在射频、信道上都有不同。每改一次频率，开发周期需要8至10个月。发放5G试验频率，可以让电信运营商和设备商确定产品开发目标，大大加速产业链各环节产品开发进程。

另一方面，中国移动、中国联通和中国电信三大运营商也在不断推进国内5G试点。目前，中国移动正在5个城市推进5G试点，并参与了发改委规划的12个城市5G应用示范。而中国电信则将5G创新示范从初期的5个试点城市扩大到全国17个城市，中国联通也已经将试点规模扩大到16个城市。按照运营商的计划，中国将在2019年开启5G预商用，2020年开启规模商用。

5G发展重要里程碑

2009年，华为展开5G相关技术的早期研究。

2016年，高通发布全球首个5G基带芯片X50。

2016年11月17日，国际无线标准化机构3GPP第87次会议上，华为主推PolarCode（极化码）方案，高通主推LDPC方案，法国主推Turbo2.0方案，最终短码方案由极化码胜出，长码由LDPC胜出，至此5G底层规范确立。

▲为加快5G商用速度，高通正式公布QTM052毫米波天线模组，以满足智能手机厂商和移动终端制造商对5G网络的支持。

2017年2月9日，国际通信标准组织3GPP正式宣布“5G”的官方Logo。

▲国际通信标准组织3GPP在2017年2月9日正式宣布“5G”的官方Logo。

2017年12月21日，3GPP 5G NSA（Non-Standalone，非独立组网）标准正式冻结。

▲5G组网方案示意图

2018年2月28日，华为公布一款使用3GPP标准的5G商用芯片巴龙（Balong）5G01。

2018年6月13日，3GPP 5G NR标准 SA（Standalone，独立组网）方案在3GPP第80次TSG RAN全会正式完成并发布，这标志着首个真正完整意义的国际5G标准正式出炉。

2018年6月14日，3GPP全会（TSG#80）批准第五代移动通信技术标准（5G NR）独立组网功能冻结。

2018年12月1日，韩国三大运营商SK、KT与LG U+同步在韩国部分地区推出5G服务，这也是新一代移动通信服务在全球首次实现商用。

2018年12月10日，中国工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通发放5G系统中低频段试验频率使用许可。

2018年12月10日至13日，在意大利索伦托举行的TSG RAN全体会议上通过了延迟冻结R15 Late drop版本标准的决定，3GPP R15 Late Drop版本的冻结时间推迟到2019年3月，R16标准随之顺延。

5G技术的优势和难点在哪？

毫无疑问，2019年会成为5G预商用的重要一年，那么5G究竟能为普通用户带来什么？实际上最直观的感受就是一个字—快。和现有的4G网络相比，5G能够提供更高的传输速率，从而切实改善用户体验的诸多应用，比如几秒钟就可以完成一部几个G大小的高清电影的下载。

正因为有了强大的通讯和带宽能力，5G网络一旦应用，目前仍停留在构想和体验阶段的车联网、物联网、智慧城市、无人机网络等概念将变为现实。此外，5G还将进一步应用到工业、医疗、安全等领域，能够极大地促进这些领域的生产效率，以及创新出新的生产方式。

尽管5G能为世界带来革命性的改变，但从技术层面来说，如今的5G通信系统仍然还有不少难点亟待解决，特别是工作频率上的难题和挑战。前面提到，根据3GPP的规定，5G NR主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450MHz～6GHz，又叫Sub-6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz～52.6GHz，也叫毫米波（mmWave）。

随着移动通信的飞速发展，30GHz之内的频率资源几乎被用完了，唯独毫米波能够为用户和运营商提供更多频率资源，不过开发毫米波级别频段的使用难度非常大，一方面毫米波的传播损耗大，另一方面毫米波的传播距离有限，覆盖范围太小，所以铺设成本非常高昂。

尽管毫米波的缺点很多，但其也有自己的优势。比如传播距离小使得它能够减少毫米波信号之间的干扰，而毫米波系统使用的高增益天线同时具有较好的方向性，这也进一步消除了干扰。如果解决了毫米波的这些缺点，那么毫米波就能为5G应用提供非常广阔的新应用空间，比如高清视频、虚拟现实、增强现实、密集城区信息服务、体育场/音乐会、工厂自动化控制、远程医疗、安全监控、智能交通系统、机场安全检查等。

5G工作频谱

根据3GPP R15版本的定义，5G NR（空口）包括两大频谱范围（Frequency Range，FR）：FR1以及FR2。其中FR1对应的频谱范围是从450MHz到6000MHz，通常指的是Sub-6Ghz；FR2对应的频谱范围是从24250MHz到52600MHz，通常指的是毫米波（mmWave）。对于FR1和FR2整个频率范围，3GPP还进行了进一步详细的划分。

▲2017年，IMT-2020（5G）推进组向华为、爱立信、中兴、上海诺基亚贝尔、大唐颁发5G第二阶段网络技术测试规范。

▲3G时代，中国提交的TD-SCDMA方案正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代最主流的三大技术之一。

▲2018年的上海MWC上，中国移动打通全球首个5G独立组网系统全息视频通话。

聚焦5G领军者：高通&华为

高通：蓄势待发

作为下一代通信技术，5G技术潜力巨大，凭借着更高速率和更低延迟两大优势，5G将成为物联网、无人驾驶和新媒体的最佳承载网络。正是因为5G如此大的潜力与前景，众多科技巨头都选择投入巨资对其进行研究，高通、爱立信、华为、诺基亚贝尔、英特尔就是其中的典型代表。尽管5G还未正式大规模商用，但现阶段以高通和华为为首的5G技术展示案例已经为我们揭开了它的神秘面纱。

就拿高通来说，这家公司从2015年起就在不断加速5G商用的部分。2016年，高通完成了一系列重要里程碑。2016年10月，高通宣布推出业界首款5G芯片组—骁龙X50 5G调制解调器。2017年2月，高通又联合业界领先企业倡议加速5G NR新空口时间表。

通过共同努力，高通在2017年12月完成了5G标准第一版规范（比原计划提前一年）,为2019年上半年实现5G商用铺平了道路（原本计划2020年商用）。2018年年中，几乎全球各区域的主流设备供应商都开始利用高通芯片和终端完成或不断推进5G互操作性测试。2018年7月，高通又推出了全新5G射频模组，在智能手机大小的终端上支持5G的众多频段，包括毫米波。目前，高通正与多个运营商利用智能手机大小的移动测试终端完成5G新空口OTA呼叫。

2018年12月4日，高通在夏威夷举办了一场一年一度的骁龙技术峰会，在这场会上高通宣布推出首款商用5G移动平台——Qualcomm骁龙855移动平台。骁龙855移动平台除了强悍的性能表现，更是全球首款面向毫米波和6GHz以下频段的5G移动平台，支持来自美国、欧洲、澳大利亚、日本、韩国、中国等全球各个国家及地区的运营商开展5G部署。

值得一提的是，AT&T、EE、Verizon等公司还在这场发布会上向我们展示了真实5G网络和移动终端—由终端、服务和网络构成的真正端到端的体验，开启由5G、4G LTE和千兆LTE技术助力实现的数千兆比特连接时代。

其中，Verizon在会上搭建了小型5G信号发射装置（28GHz 5G 毫米波mmWave环境下），在Verizon的演示房间内，第一个实际应用是采用三星手机作为终端的5G环境下4K画质视频流的传输。如果是在4G环境下，即便是能看4K画质的视频流，网络情况稍微不好就容易碰上需要缓冲的情况。而在5G情况下，一切流畅如飞，卡顿是不存在的。

▲Verizon在2018高通骁龙技术峰会现场搭建了一个小型5G信号发射装置（基于28GHz 5G 毫米波mmWave环境）。

另外，高通和Verizon在旧金山的城市中已经测试了基于5G毫米波的文件传输特性。从实际应用可以看到，同样传输3GB的电影文件，如果客户端是在中等信号50%的状态下，大约只需要33秒就能完成传输，平均速度达到726Mbps。而4G Cat12环境下则需要6分25秒。如果在10%的信号强度下，也就是常说的网络不好时，5G毫米波环境下仍然能达到383.4Mbps的速度，耗时1分2秒；而4G Cat12环境下需要11分57秒，Cat18环境下也需要8分20秒。所以毫米波即使是在信号不强的环境下，表现也已经调整得相当好，未来值得期待。

▲利用骁龙X50 5G调制解调器，骁龙855移动平台可为用户带来5G体验，同时通过集成的骁龙X24 LTE调制解调器支持数千兆比特4G连接。借助骁龙X50，该平台能够同时支持6GHz以下和毫米波频段，带来快速的响应和速度。

▲实际应用可以看到，同样传输3GB的电影文件，如果客户端是在中等信号50%的状态下（基于5G毫米波），大约只需要33秒就能完成传输，平均速度达到726Mbps。而4G Cat12环境下则需要6分25秒。

在演示现场，我们还看到了全球首款支持5G的手机——联想Moto Z3和它的5G模块。Moto Z3的5G模块采用的是X50 Modem和4个QTM052毫米波天线，当你在机场登机口这样很快需要关手机的环境下，也可以瞬间下载几部电影打发时间。

▲高通骁龙855 5G手机参考设计

▲高通在2018年12月还推出了全球首款7纳米PC平台—Qualcomm骁龙8cx计算平台。骁龙8cx为下一代计算机打造，可支持在轻薄设计中集成全新功能，为始终在线、始终连接的PC品类带来更多产品外形设计可能。

华为：走在前列

除了高通，另一家厂商—华为—在国内乃至全球都称得上5G领域的标杆企业。在临近2018年年末的时候，华为5G的话题也再次刷屏。和以往不同的是，此次刷屏主要源于华为自身的高调宣布。“华为已经出货10000多个基站”、“华为已经签了25个5G商用合同”……华为一反常态地高调，一方面是为了回应恶劣环境下外界的负面猜测，另一方面也是为了给自己、客户、供应链以信心。

可以说在过去的2018年，华为所处的外部环境比过去糟糕得多，在4G向5G迈进的切换期，华为依靠扎实的技术拿下了部分话语权，Polar Code方案早早就被确认为5G短码块信道编码方案。不过从跟跑到赶超的同时，华为也因为动了别人的奶酪而备受压力。

▲在4G向5G迈进的切换期，华为依靠扎实的技术拿下了部分话语权。

过去的一年里，华为在5G领域遭遇了不少技术市场层面以外的阻力。比如以美国为首的部分国家以莫须有的“网络信息安全”名义，禁止华为5G产品在本国销售。澳大利亚、加拿大、印度、韩国、日本等国家都对华为展现出不同程度的敌视和阻挠。

不过，对于华为来说，这样的状况并不陌生，当初努力开拓的美国市场就是因此而放弃。即便如此，华为依然成长为全球第一大电信设备制造商。2018年10月份，任正非在华为上研所5G汇报会上发表讲话称：华为5G就是要争夺“上甘岭”，追逐世界高地。5G这一战关系着公司的生死存亡，所以华为一定要在这场“战争”中不惜代价赢得胜利。

回顾华为在5G领域的布局，从2009年至今已过去了10个年头。在过去的几年里，华为在5G技术领域取得了多项突破性进展。2012年推出关键技术验证样机，2015年推出系统测试原型机，2015年至2017年参与3GPP R15标准制定。在2018年之前，华为至少投入了6亿美元用于5G研究，在全球建立了11个5G研究中心。

▲过去几年，华为在5G技术领域取得了多项突破性进展。据悉在2018年之前，华为至少投入了6亿美元用于5G研究，在全球建立了11个5G研究中心。

华为在5G领域取得的成功得益于其多年来的坚决投入，按照目前的进度，2019年华为就可以实现5G商用，2020年能全面普及应用5G。短短10年时间，华为从递交5G资质审核到正式成为5G规则制定者，可以说是极大程度扭转了中国企业在移动网络领域的被动局面。

2018年，华为为自己设定的目标是做好5G产品化和商用的准备。因此，在2018年的MWC上，华为发布了旗下首款5G商用芯片巴龙（Balong）5G01和旗下首款基于3GPP R15的商用5G终端华为5G CPE。在过去的一年里，华为还完成了多项面向运营商的5G核心网技术验证试验。这些测试涉及核心网、新空口、前传方案、车联网、物联网等各个方面，为5G的大规模商用奠定了基础。

▲华为在2018 MWC上展示了5G商用芯片巴龙（Balong）5G01以及两款5G路由器。

可以说，在5G商用的准备上，华为已经走在了行业前列。以国内为例，在2018年9月公布的中国5G技术研发试验第三阶段测试结果中，华为已经完成了NSA核心网、3.5GHz、4.9GHz、IoDT、R16等测试项目，领先于中兴、中国信科、诺基亚贝尔、爱立信和三星等竞争对手。

5G手机争夺战爆发

随着5G标准的制定以及各大运营商积极筹备通信环境建设的同时，国产手机厂商之间的终端设备竞争也吹响了号角。

在所有国产手机品牌里，OPPO、vivo和小米三家厂商很早之前便对5G手机相关领域投入了研究。早在2015年，OPPO就开始对5G领域进行投入；2018年11月30日，OPPO成功打通全球首个5G手机微信视频电话。

▲2018年11月30日，OPPO成功打通全球首个5G手机微信视频电话。

而vivo则在2016年成立了5G研发中心，参与5G核心技术标准的研究。vivo更是计划在2019年推出5G预商用手机。虽然成立时间不久，但小米在3GPP尚未开始讨论5G标准之时就成立了预研团队，2017年初正式启动5G手机设计，2018年11月28日，小米总裁林斌更是在5G网络下发出了一条微博。

此外，国内另一家厂商—联想，也在2018年9月27日正式推出“全球首款5G read手机”—可升级5G的Moto Z3。从现阶段来看，联想Moto Z3+5G模块可以说算得上是世界首款可真正支持5G网络的手机。总体而言，随着国内5G发展时间的推进，我们在2019年或将迎来5G手机的发展高峰期。

写在最后

20世纪80年代，第一代移动通信系统（1G）的推出开启了移动通信时代；20世纪90年代，第二代移动通信系统（2G）推出并开始普及；而3G大约是在新世纪的前10年才开始推出普及并盛行；我们现在所处的10年则主要被4G所主导。可以看到，大约每隔10年我们就会迎来移动通信技术的革新。毫无疑问，接下来的10年则将会是5G的时代。

从1G、2G、3G再到4G，每一次移动通信系统的革新都会为整个社会和产业带来巨大的影响。不过5G在某种程度上和过去的3G、4G有点不一样，它并不是简单的网络基础设施革新，而是基于应用场景和应用模式的变革。

众所周知，5G主要对应三大场景：eMBB、mMTC和uRLLC。其中eMBB对应的是3D/超高清视频等大流量移动宽带业务，mMTC对应的是大规模物联网业务，而URLLC对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务。从概念上来看，5G将会带来全新的变革。尽管表面上看5G只是在速度、带宽、延迟方面的简单升级，但是和以往4G时代不同，5G的部署和应用会催生出更多全新的产业模式。

站在2019年的起点，我们欣喜地看到全球5G标准的确定正在有条不紊地进行，从上游芯片商到运营商再到最终终端商，产业链的每一个环节都在积极为5G的进一步发展做出努力。更重要的是，我们还看到从1G、2G到3G、4G，中国在移动通信领域实现了从无到有，从蹒跚学步到积极参与。而在即将到来的5G时代，随着政策推进以及华为、中国移动等企业的积极投入，中国已经在5G标准中拥有了一席之地。相信在不久的将来甚至在刚刚开始的2019年，5G会以更快的速度走入到我们的生活当中。