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5G網，我們真的需要嗎？（上）
移動通訊技術10年以發展，5G標準也開始制定。諾基亞的最新5G網絡實驗速率飆到瞭115Gbps，但是我們真的需要5G網絡嗎？
原文地址：TechRepublic，本譯文由TECH2IPO/創見為您提供！
我們需要 5G 網絡嗎？無線聯網汽車、物聯網、未來設備可能都需要 5G 網絡。
每隔 10 年，移動通訊領域就會發生巨大變化。每隔 10 年，新的移動通訊技術就會普及：上世紀 80 年代第一代移動通訊網絡誕生，然後是 1990 年的 GSM 網絡，隨後到新世紀的 3G 網絡，緊接著是 2010 年的 LTE 4G 網絡。
每一代移動通訊技術都解決瞭上一代網絡中存在的問題：GSM 修復瞭模擬電話的安全問題，3G 網絡解決瞭 GSM 移動數據傳輸慢的問題，4G 則提供瞭更快的數據傳輸速度和帶寬。
現在 5G 網絡又將在幾年之後開始進入人們的視線范圍，移動通訊領域也將迎來新的挑戰。但是 5G 要解決 4G 存在的什麼問題呢？
那麼問題就來瞭，沒有人能夠確保 5G 比 4G 更好。現在人們挑選移動服務主要看信號覆蓋和價格，而這些都不是可以通過升級網絡技術能夠解決的。為瞭建設 LTE 4G 網絡，國傢和運營商已經砸瞭不少錢，所以現在行業內對於 5G 網絡還沒有多少大動作。相反，行業內則希望 5G 網絡能夠解決今天還沒有出現的一些問題，但是這些還沒有出現的問題未來可能會受制於 4G 網絡。
在移動網絡標準投入使用之前，都會經過很長一段時間的標準制定階段，標準制定之後將在很長的時間內持續使用，可能是 10 年，也可能像 2G 網絡一樣沿用至今。制定 5G 標準的時候，完美會希望它最少能用到 2030 年，而且制定出來的標準不要從未來往回看的時候覺得 5G 標準是廢物。
回到 2000 年，3G 網絡那個時候剛剛開始鋪設，是誰預測瞭 2010 年的移動世界？在世紀之交的時候，我們還在用大哥大打電話，而現在的手機清一色的直板手機，沒人能夠預測 10 年後的狀況。
搞清楚 5G 網絡以後的用途就好比在 5 年前推測 iPhone 的未來一樣。沒有人能夠想到 iPhone 能夠買到全世界的各個角落，也沒人能夠預測市場將會發生什麼樣的變化，更沒人能夠預測到現在的手機市場格局。我們現在面臨相同的狀況：要努力幻想移動世界 10 年後的樣子，然後為未來設計一個未來標準。
如果我們參照歷史來制定未來的標準，那麼我們將毫無疑問地失敗掉。這並不意味著行業會因此而不制定 5G 標準。
制定標準
5G 隻是我們現在給它起的名字，因為真正的 5G 標準還沒有出現。在 5G 標準最終確立之前，我們需要等上幾個月甚至數年。與此同時，企業、政府和學術機構都會一同為制定標準而努力，但就現在而言，5G 還隻是一個純粹的概念，一個必須要在未來 6 年內從虛無縹緲變成現實可用的概念。
按照以前的規律，第一個按照標準執行的 5G 網絡將在 2020 年開始運營。為瞭趕在這個日期之前實現，5G 標準的制定過程需要在未來 2-3 年內就完成，標準的制定方將包括 3GPP、ITU、IEEE，知名大學、公眾機構和社會特殊利益團體等。
“5G 標準已成事實”的想法可能出開始 5G 測試、技術合作、吸引市場註意力的廠傢的私人言行，真正的 5G 標準並沒有制定出來。
但是，這些企業的實驗和合作都為標準的制定打下瞭基礎，而且可以為 5G 項目在全球的試用提供贊助。
以歐盟和韓國的合作為例，雙方簽署合約共同開發 5G 網絡，雙方將各出 7 億歐元和 15 億美元來支持當地的 5G 項目。在英國，政府已經向 5G Innovation Centre（5GIC）研究中心撥款 7000 萬美元用來開發 5G 研究設備。
5GIC 研究中心將在 2015 年的 4 月份正式開門測試。5GIC 開始運營之後，它將為早期 5G 技術項目提供測試基地。研究中心將配備 41 個移動網絡接入點，提供多樣化的環境，比如大型設備、小型設備、室內環境、室外環境等等，可以讓企業來測試他們的產品。參與測試的用戶主要是來自當地吉爾福德大學的學生和教職員工，他們也算是 5GIC 的一部分。
美國也開設瞭自己的 5G 網絡測試基地，在紐約大學的 NYU Wireless 研究所。在這裡，研究人員會收集紐約市內 5G 原形基站用戶的數據，希望為 5G 頻道模型的開發做出貢獻。
隨著 5G 網絡和測試基地的出現，就意味著 5G 網絡標準已經開始制定。雖然標準還沒有制定出來，但是行業內的人士都認為肯定會有。
到目前為止，已經有多條 5G 標準已經制定完成：
5G 網絡速率初期下載速率須達到 1Gbps，未來可達到數 Gbps。
網絡延遲必須低於 1 毫秒。
比 3G、4G 網絡更節能省電（這一條的意見還沒有統一）。
雖然說很難成功預測未來用戶的未來需求，也可能沒法滿足他們，行業內對 5G 網絡的應用也達成瞭一些共識。機器對機器交流是第一條需求，5G 網絡還應該支持物聯網，以後所有聯網設備都通過 5G 網絡傳遞數據。支持聯網汽車或自駕駛汽車，遠程控制工業機器人，遠程醫療系統、智能城市基礎設施等都可以擴大 5G 網絡的適用范圍。
也有很多相似的體驗，比如使用 5G 網絡來快速下載 4K 或 8K 視頻，還可以展望更多，比如觸覺網絡，能通過 5G 網絡實現嗎？
盡管人們對 5G 網絡開始有瞭一些瞭解，但就 5G 網絡標準而言還將出現很多爭議，其中包括 5G 網絡應該使用什麼樣的技術。
考慮無線頻段瞭嗎？
任何一個新的移動網絡標準都需要運營商使用新的無線信號頻段。5G 也不例外。如果移動運營商希望提供更多的承載能力，那麼就得需要更多的移動頻段才行。
無論是哪一代的無線網絡技術，政府都得先確定運營商可以使用的頻段，然後以合理的價格賣出這些頻段，最後運營商才能在買到的頻段上運營 5G 網絡。從無線網絡產業的歷史來看，政府暗拍無線頻段、延遲放出頻段、運營商相互詆毀、運營商不盡責等等問題都會發生。反正信號頻段的拍賣是骯臟、昂貴的買賣。
“無線頻段將成為 5G 手機網絡和早期試運行的主要障礙。我們沒有足夠的頻段，因此 5G 網絡需要優化頻段的使用。”歐盟的 Thibaut Kleiner 說。
5G 跟以前的無線頻段沒有多少區別，但是可能會遇到一個額外的問題：我們已經沒有足夠的無線頻段瞭。地區間的穿越可能會給 5G 網絡通訊造成漫遊問題。
“無線頻段將成為 5G 手機網絡和早期試運行的主要障礙。我們沒有足夠的頻段，因此 5G 網絡需要優化頻段的使用。但是現在可以清楚，給 4G 和 5G 更多頻段可以起到幫助，但這也是全球都要面臨的挑戰……另外一個挑戰就是找到一個 5G 漫遊在全球通用的頻段。不過所有穩定的頻段都已經在使用。”歐盟 CONNECT 部門主任 Thibaut Kleiner 說。
關於頻段的一種解決方法就是使用更低頻的頻段，即 700MHz-26Ghz 之間的頻段，或者是使用更高頻的頻段，比如 6GHz、28GHz、38GHz 等。
當頻段超過 30GHz 之後，超高頻段的波長將達到毫米級。使用這些未知頻段將是 5G 網絡發展過程中最讓人興奮但又最沒法保障的部分。
傳統頻段的傳輸距離遠但是數據容量小，毫米波可以提供更大的數據帶寬，但是卻不能遠距離傳輸。毫米波隻能接受直線傳輸的信號，不能從多方位接收信號。
紐約大學無線部門主任 Ted Rappaport 說，“我們現在用的都是全向天線，很少有波形或定向天線在使用。LTE 未來也將遇到數據量的問題，毫米波數據傳輸需要幾十條或幾百條天線才能獲得更多數據帶寬。”
毫米波不是新發現。人們對無線信號頻段的研究從上世紀 80 年代就開始瞭，那時人們就發現 60GHz 的頻段存在隨距離的增加而衰減的問題，因此這一頻段便被忽視，至今無人問津。
那麼 30 年之後，為什麼毫米波又讓其煥發生機瞭呢？隨後的研究發現某些頻段不存在信號衰減的問題，無線通訊行業可以利用這些頻段。
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Rappaport 說，在某些頻段，毫米波信號衰減的問題已經消失。“如果我用 28、38 或者 70GHz 的頻段，就不會遇到 60GHz 那的信號衰減問題，而且無線電頻道也跟現有的移動、Wi-Fi 頻段非常相似。”
雖然解決瞭 5G 網絡在毫米波頻段使用上的問題，但還有其他問題沒有解決。因為最近又有人提出瞭毫米波在戶外使用時的功能問題。
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有人表示毫米波在雨天裡信號會衰減，如果是瓢潑大雨，信號將會受到嚴重影響。確實，毫米波在雨天的信號會衰減。以前，金融服務行業就用毫米波來傳遞高頻交易數據，但是下雨天給這一服務帶來瞭嚴重的影響。根據紐約大學的一份論文，雖然存在信號衰減的問題，但是其程度不足以引起擔憂。對於多雨地區的人來說，這是好消息。而且定向天線也將對信號衰減做出一定補償。
乘著技術波前行
雖然圍繞著毫米波衰減的討論已經暫時擱置，但是 5G 標準是否使用毫米波依舊無法確定。
因為毫米波在移動通訊領域是新面孔，如果要使用將會涉及許多基礎設備的開發，包括信道模式、信號傳播、天線開發等，對手持設備甚至對人體的影響有多少現在都不確定。新的技術需要新的生態系統。需要有人開始開發所有必須的網絡部件以及相應的手持設備。
諾基亞公司表示，也這意味著 5-10 年的時間才能讓毫米波投入商用。不過，早期的測試已經表明毫米波是可用的，諾基亞公司使用 70GHz 頻段的毫米波，在 15 米的傳輸范圍內，速率可以達到 115Gbps。
其他科技公司也開始涉足毫米波設備的開發，三星公司之前也宣佈發佈瞭第一款毫米波硬件設備：64 個元件組成的自適應陣列無線收發機。這個收發機在 28GHz 頻段上工作，2km 的范圍內傳輸速率可到 1Gbps，三星公司表示到 2020 年就可以商用。
美國聯邦通訊委員會油煙靜電機最近的文件也顯示 Google 也開始瞭毫米波頻段的測試，而且值得註意的是，今年上半年，Google 收購瞭毫米波煙酒公司 Alpental Technologies。有人表示 Google 對毫米波的興趣可能幫助這傢公司用毫米波通訊來取代光纖通信。雖然短期內不可能實現，但毫米波的研究可以幫助 Google 公司開發一些小型的信號基站。
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