五年一晃而过，5G走到了哪一步？
发布于2025-01-08
5G标准的制定和随之而来的蜂窝无线技术，普遍被认为预示着新无线时代的到来。5G带来的前景被誉为移动和固定无线通信的革命性新技术和新功能，它将迅速、永久地改变自主系统、智能设备用户体验、企业、汽车、旅行等领域的面貌。本文将探讨自2019年5G技术推出以来5G的发展情况。在回顾5G发展的前五年时，我们将会思考它是否只是另一种被过度炒作的技术，或者我们是否真的正在走向5G所能提供的无缝互联的未来。
5G究竟是什么？
5G是新一代的蜂窝无线技术，其理论性能远超2G、3G和4G。5G NR始于2017年底发布的3GPP Release 15标准，这一步也称为“5G第一阶段”。该版标准规定了5G非独立组网（NSA）的初始规范，即5G的基本架构。NSA这一名称表示该阶段5G无线系统需要现有的4G LTE网络才能工作。因此，该版标准还包含针对LTE的增强功能，具体而言就是演进分组核心（EPC），从而为将来的5G奠定基础。3GPP Release 15涉及5G计划中的三个主要用例：增强型移动宽带（eMBB）、超可靠低延迟通信（URLLC）以及大规模机器类型通信（mMTC）。
Release 15还涉及研究非地面无线电接入系统的一些必要部分，包括卫星、机载基站和海事应用（如船对船和船对岸通信）。此外，该版标准还包括LTE专业移动无线电（PMR）功能方面的工作进展，包括对始于GSM无线电的面向铁路的服务进行改进。2018年6月发布的Release 15第二阶段相当于第一套完整的5G标准，并引入了5G独立组网（SA）功能。这使得5G系统的部署无需依赖原有的LTE核心。
随后，3GPP Release 16于2020年发布，该版标准对Release 15进行了一些改进，包括改善容量、延迟、功率、移动性、部署便利性和可靠性。这些改进主要包括基于LTE的5G地面广播、用于LTE的NavIC导航卫星系统、LTE下行链路（DL）多输入多输出（MIMO）功能以及高速场景下的LTE速度性能。
2022年，3GPP Release 17发布，该版标准包含诸多重要进展。几个值得重点关注的领域包括提高5G定位和授时能力，以及全新的非地面网络（NTN）技术，用于在不久的将来实现卫星到用户设备（UE）或机载平台到UE通信。其他值得关注的进展包括有望将机器学习/人工智能（ML/AI）技术与5G UE和基站相结合，从而实现认知无线电功能。这些功能可以让UE和基站快速适应环境条件并做出相应调整，从而实时优化服务。
5G的应用现状
根据GSMA Intelligence调查，截至2023年底，5G连数已超过15亿[1]，5G已成为迄今为止增长最快的移动宽带技术。然而，这些5G连接中的绝大多数可能并不足以体现5G的潜力。它们大多采用的是中频段/FR1（1GHz至7.125GHz），也就是以往所称的Sub-6GHz。它们更像是在4G LTE基础上向前迈出的一小步，其性能在某些情况下甚至还不如现有的4G LTE部署。不过，5G在使用中频段和高频段/FR2（24.25GHz至71GHz）的固定电线接入（FWA）部署方面取得了巨大成功。据报道，FWA在美国、德国、澳大利亚等许多主要市场以及奥地利、阿联酋、沙特阿拉伯和科威特等其他市场的采用率已达到5%[2]。
5G的成功应用，一部分可以归因于许多地区停止了2G和3G服务，这可能人为地迫使一些用户转向5G。5G服务的其他优势还包括比4G LTE更实惠的移动数据资费，而在某些部署了更先进5G系统的地区，用户可以体验到远超4G LTE的下载速率。大多数新的5G部署都集中在高收入和城市地区，这也引发了人们对新的数字鸿沟的担忧。NTN技术可以部分缓解这些担忧，因为通过这项技术，农村和人口稀少地区可以更方便地获得5G服务，而传统的地面5G部署架构可能并不适合这些地区。
必须记住的是，5G仍处于部署的早期阶段——这一过程可能会持续15到20年。5G的许多先进技术，如mMTC、URLLC、NTN和车联网（V2X），都是非常新的服务，与以往的移动宽带使用案例不同，因此这些技术自然需要一些时间来开发和普及。5G也开始更多地吸引私有网络应用，而这在以往的移动宽带部署中只占很小的一部分。同时，5G服务也开始支持智能手机、平板电脑和智能手表以外的用户，随着V2X和IoT部署和技术的普及，5G连接的数量将会进一步增长。
作者简介
Jean-Jacques (JJ) DeLisle就读于罗切斯特理工学院（RIT），并获得了电气工程学士学位和硕士学位。在学习期间，JJ从事射频/微波研究，为校刊撰稿，并且是RIT第一个即兴喜剧团的成员。在拿到学位之前，JJ已受聘为Synaptics Inc.的IC布局和自动化测试设计工程师。经过6年开发和鉴定内置同轴天线和无线传感器技术的原创性研究，JJ带着多篇技术论文投稿和一项美国专利的成就离开了RIT。为了进一步追求自己的事业，JJ和妻子Aalyia搬到纽约市居住， 并开始担任《Microwaves & RF》（微波与射频）杂志的技术工程编辑。在此期间，JJ学会了结合他的射频工程技能与技术写作热情。JJ在职业生涯的下一阶段选择创办自己的公司RFEMX，因为他看到了业界对技术能力强的作者和客观的行业专家有巨大需求。在朝向这个目标推进的同时，JJ扩大了公司的业务范围和愿景，成立了Information Exchange Services (IXS)。
参考资料
https://data.gsmaintelligence.com/5g-index[2] https://data.gsmaintelligence.com/api-web/v2/research-file-download?id=79791087&file=210224-The-State-of-5G-2024.pdf