5G無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識

　　隨著消費者和企業(yè)部署越來越多的移動設(shè)備，接入新的5G固定和移動網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)在過去幾年中得到了顯著改善。

　　商用5G無線網(wǎng)絡(luò)于2019年首次大規(guī)模推出。從那時起，移動網(wǎng)絡(luò)運營商(MNO)一直在努力擴大這一新的高速、低延遲蜂窩標準的覆蓋范圍。

　　什么是5G？

　　第三代合作伙伴計劃(3GPP)在2017年發(fā)布了第一個5G新無線電(5GNR)規(guī)范，作為其第15版的一部分。從最初的商業(yè)發(fā)布開始，5G就超過了現(xiàn)實世界的4G下載速度。實際5G速度取決于技術(shù)使用的頻率，例如低頻段、中頻段或高頻段。

　　高頻段5G的范圍從24GHz到39GHz，并使用毫米波(mmWave)頻譜。高頻段5G可以提供超過1Gbps的數(shù)據(jù)速度，但前提是用戶在室外并且距離移動5G毫米波基站最遠可達1,000英尺。用戶需要位于5G基站或小型小區(qū)附近才能獲得足夠的移動覆蓋。

　　運營商為世界大部分地區(qū)提供中頻頻譜——范圍從1.7GHz到4.7GHz——使下載速度超過100Mbps，信號覆蓋范圍達數(shù)英里。美國三大移動網(wǎng)絡(luò)運營商已使用低頻段5G覆蓋大面積區(qū)域，提供的數(shù)據(jù)速度僅略高于50Mbps。盡管如此，低頻段仍然比4GLTE提供的20Mbps平均下載速度更快。

　　另一個重要的5G技術(shù)能力是低延遲。在最佳情況下，對于4GLTE，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間（數(shù)據(jù)包到達目的地所需的時間長度）約為70毫秒(ms)。真正的5G網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間可以低至10毫秒到20毫秒。

　　然而，目前運行的大多數(shù)5G網(wǎng)絡(luò)并不是真正的5G網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù)5G網(wǎng)絡(luò)是非獨立(NSA)網(wǎng)絡(luò)，這意味著它們將5G的無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)元素連接到4G核心，以控制路由、轉(zhuǎn)發(fā)和用戶移動功能。NSA網(wǎng)絡(luò)代表了目前全球可用的大部分5G。

　　使用5G核心和RAN的獨立(SA)規(guī)范于2018年6月完成，但很少有MNO實施它。目前，T-Mobile是唯一一家推出SA的美國主要移動網(wǎng)絡(luò)運營商，而中國移動、中國電信和中國聯(lián)通已在中國部署了SA。

　　全球還有一些運營商部署了SA，但對SA的最大興趣來自希望在企業(yè)工廠和設(shè)施中部署私有5G網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)。公司可以將專用網(wǎng)絡(luò)提供的低延遲用于室內(nèi)關(guān)鍵通信和工業(yè)機器人等應(yīng)用。

　　5G無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的類型及其工作原理

　　移動網(wǎng)絡(luò)運營商目前推出了兩種類型的5G服務(wù)：固定無線接入(FWA)和移動5G。以下是這兩種5G無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的工作原理。

　　固定5G無線寬帶

　　固定無線寬帶是一組服務(wù)，旨在使用無線電信號向企業(yè)或住宅提供最后一英里的互聯(lián)網(wǎng)連接，而不是直接連接到場所的有線連接。為了提供固定無線寬帶，運營商在基站或小型基站（例如路燈和電線桿）中部署5G無線電。

　　5G無線電將信號傳送到安裝在建筑物和住宅內(nèi)的無線調(diào)制解調(diào)器，從而取代了對光纖、電纜或其他有線連接的需求。FWA服務(wù)基于中頻或毫米波5G。FWA服務(wù)通常會部署中繼器，以將固定服務(wù)的范圍從小型蜂窩或基站擴展到用戶家中。

　　2017年12月，3GPP完成了固定寬帶無線所需的5GNR標準。Verizon和T-Mobile是美國FWA的主要代表，還有一些較小的運營商和初創(chuàng)公司。

　　5G移動服務(wù)

　　移動網(wǎng)絡(luò)運營商最初在2019年部署了NSA移動5G服務(wù)，但北美、歐洲和亞洲的主要移動網(wǎng)絡(luò)運營商直到最近才開始在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)移動5G覆蓋。數(shù)據(jù)速度差異很大，具體取決于移動5G支持的頻率類型。

　　企業(yè)中的5G無線網(wǎng)絡(luò)

　　隨著商用專用5G網(wǎng)絡(luò)的興起，企業(yè)開始充分看到5G技術(shù)對企業(yè)的承諾。IDC最近報告稱，私有5G將在2022年進入有限的商業(yè)可用性。

　　IDC表示：“迄今為止，大多數(shù)私人5G項目仍處于試驗階段或商業(yè)前部署階段?！薄半m然從市場規(guī)模的角度來看，私人5G仍處于起步階段，但人們對其所能提供的東西的胃口和興趣是非常真實的?！?/p>

　　計劃推出專用5G網(wǎng)絡(luò)的公司將需要RAN硬件——小型蜂窩或基站——5G核心軟件和在所選頻率上工作的設(shè)備。獲得無線電頻譜是專用網(wǎng)絡(luò)部署中最困難的方面之一。

　　在美國，公司可以將公民寬帶無線電服務(wù)(CBRS)中頻帶頻譜用于5G專用網(wǎng)絡(luò)。在亞洲和歐洲的部分地區(qū)，政府為專用網(wǎng)絡(luò)分配頻譜。許多網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的IT公司，例如亞馬遜和思科，都在成立專門部署專用網(wǎng)絡(luò)的部門。移動和有線電視運營商也在尋求參與其中。

　　例如，康卡斯特斥資4.95億美元購買了830個CBRS優(yōu)先訪問許可證，可將其分配給全國的私人網(wǎng)絡(luò)。Verizon還就私人網(wǎng)絡(luò)達成了全球協(xié)議。該運營商在簽署為英國南安普敦港提供私人5G網(wǎng)絡(luò)連接的協(xié)議后，于2021年4月加入該領(lǐng)域。

　　服務(wù)提供商正在推動5G發(fā)展

　　5G現(xiàn)在在亞洲、歐洲和北美的大部分地區(qū)以及非洲的一些國家/地區(qū)都可以使用。2021年12月，互聯(lián)網(wǎng)性能指標分析公司Ookla報告稱，美國的5G可用性最高，為49.2%，其次是荷蘭，為45.1%，韓國為43.8%。Ookla補充說，韓國首爾的5G下載速度中位數(shù)最高，為530.83Mbps，其次是挪威奧斯陸，為513.08Mbps。

　　在美國，目前的部署非常重視使用中頻頻譜。AT&T表示，到2022年底，其C頻段將覆蓋70至7500萬人。T-Mobile在2021年4月表示，預(yù)計到2022年底，其2.5GHz頻譜將覆蓋美國2.5億人。同時，Verizon宣布，預(yù)計到2022年底，其C波段頻譜將覆蓋1.75億人。這是美國主要移動網(wǎng)絡(luò)運營商已經(jīng)開展的高頻段和低頻段5G部署的補充。

　　本文最初由JeanDerGurahian撰寫，由DanJones擴展，以反映5G技術(shù)和部署的發(fā)展。

來源：千家網(wǎng)