5G：新的全方位網(wǎng)絡(luò)

第五代移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景廣闊，業(yè)界對其多有期許，然而批評者認(rèn)為，更新?lián)Q代的代價(jià)過于高昂。

擁有博士學(xué)位的物理學(xué)家邁克爾·萊姆克在電信部門工作已超過24年，可以說他是該領(lǐng)域中的老手。近四分之一個(gè)世紀(jì)中，他經(jīng)歷了多次移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的更替，不過，他認(rèn)為只有第五代移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)（“5G”）才是一場真正的革命。

美麗的新5G世界

華為高級技術(shù)專家萊姆克先生認(rèn)為，我們今天所熟知的互聯(lián)網(wǎng)將消失，因?yàn)榈谖宕苿?dòng)電話網(wǎng)絡(luò)將無處不在，只需要開機(jī)，網(wǎng)絡(luò)就將一直存在。萊姆克先生并不是唯一一個(gè)如此刻畫5G宏偉藍(lán)圖的人，事實(shí)上業(yè)界對于第五代移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的介紹完全像是一個(gè)烏托邦：移動(dòng)數(shù)據(jù)速率將是今天的10～100倍，延遲時(shí)間是人類完全不會(huì)察覺到的1ms，這一數(shù)字將是現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的千分之一。此外，每個(gè)無線電小區(qū)可以容納的設(shè)備將是現(xiàn)在的100倍，從技術(shù)的角度來看，諸如連接斷開、無線電小區(qū)過載和移動(dòng)通信費(fèi)率計(jì)劃的數(shù)量限制等問題將一舉解決。按照萊姆克先生的說法，我們總能夠接收到信號，即使在無線電小區(qū)的邊緣，網(wǎng)絡(luò)總是如影隨形。

按照已有的規(guī)劃，這個(gè)烏托邦將在2020年部署實(shí)現(xiàn)，也就是還有不到4年的時(shí)間。除了超高的數(shù)據(jù)傳輸速率和隨時(shí)隨地可用之外，移動(dòng)通信專家萊姆克先生認(rèn)為，5G網(wǎng)絡(luò)另一個(gè)巨大的飛躍是“連接一切可以連接的”。5G可以成為物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛汽車和智能生產(chǎn)的工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，除了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之外，街道、工廠、醫(yī)院、足球場、電力線、港口乃至整個(gè)智能的城市都將可以通過5G網(wǎng)絡(luò)連接。

然而，5G的目標(biāo)主要在于“網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”（Networked Society，愛立信對未來完全連接的社會(huì)的術(shù)語）和“千兆位的社會(huì)”。事實(shí)上，歐盟數(shù)字專員京特·歐汀納甚至在2016年的IFA活動(dòng)上為人們描繪了一個(gè)“千兆字節(jié)的社會(huì)”。

從千兆位到千兆字節(jié)

千兆位和千兆字節(jié)社會(huì)的技術(shù)基礎(chǔ)其實(shí)還沒有創(chuàng)造出來，相反，關(guān)于未來無線高速通信標(biāo)準(zhǔn)化的談判才剛剛開始。

為了按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)提供商正傾盡全力支持5G關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)工作。在德國，這項(xiàng)研究工作的焦點(diǎn)是德累斯頓理工大學(xué)的“德國5G實(shí)驗(yàn)室”：一個(gè)由22名教授和大約600名員工組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)正在努力開發(fā)這個(gè)未來的網(wǎng)絡(luò)，而它得到了諸如沃達(dá)豐、諾基亞、愛立信和博世等工業(yè)巨頭的支持。

德國電信也同樣在為此而努力：為了促進(jìn)5G技術(shù)的發(fā)展，從2016年1月以來，德國電信一直在為自己在德累斯頓理工大學(xué)的工作組提供資金：該工作組被稱為“德國電信通信網(wǎng)絡(luò)研究院”。主持人是弗蘭克·費(fèi)策克教授，他也是5G實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家的協(xié)調(diào)人。

可觸摸的互聯(lián)網(wǎng)

5G實(shí)驗(yàn)室研究的焦點(diǎn)之一是所謂的“觸覺互聯(lián)網(wǎng)”：由于5G網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間極低，因而人們可以通過使用VR護(hù)目鏡和機(jī)電手套與距離他們數(shù)百公里的人或者物體進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。這種技術(shù)前景廣闊，例如它可以被應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)療領(lǐng)域：那些只有少數(shù)專家能夠進(jìn)行的復(fù)雜醫(yī)療操作，醫(yī)生和患者都不必轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，醫(yī)生可以使用VR護(hù)目鏡和手套通過5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行手術(shù)。

華為也正在開展遠(yuǎn)程醫(yī)療等5G應(yīng)用研究，雖然中國網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商沒有參與德累斯頓的5G實(shí)驗(yàn)室工作，但是自2009年，華為就已經(jīng)開始進(jìn)行5G研究，并在組網(wǎng)架構(gòu)、頻譜使用、空口技術(shù)、基站實(shí)現(xiàn)等多個(gè)領(lǐng)域均取得了突破性進(jìn)展。華為公司承諾在2018年前至少投資6億美元用于5G研究和創(chuàng)新（不包含產(chǎn)品的開發(fā)）。為推動(dòng)5G技術(shù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)的形成，華為積極與業(yè)界各類組織展開合作，與英國薩里大學(xué)聯(lián)合運(yùn)作英國“5G創(chuàng)新中心”（5GIC）項(xiàng)目，并計(jì)劃在2018年前向5GIC投資500萬英鎊用于關(guān)鍵技術(shù)的研究創(chuàng)新與測試驗(yàn)證。同時(shí)，華為還聯(lián)手歐洲合作伙伴在德國慕尼黑發(fā)起面向垂直行業(yè)的5G VIA（5G Vertical Industry Accelerator）聯(lián)盟，通過建立大型5G測試床，仿真驗(yàn)證垂直行業(yè)的真實(shí)應(yīng)用場景。該計(jì)劃還包括投資一個(gè)在伊薩爾河右邊的慕尼黑診所，相信與遠(yuǎn)程醫(yī)療有關(guān)。

然而，沒有人真正知道慕尼黑的測試情況，在與華為聯(lián)系時(shí)，該公司表示測試的詳細(xì)信息“目前尚無法向公眾公布”。然而，2015年2月發(fā)布的新聞稿使人們有可能猜測投資到底應(yīng)該如何得到回報(bào)。根據(jù)新聞稿，測試環(huán)境可以測試開發(fā)的算法，在特定場景下，針對2020年以后的數(shù)字社會(huì)的垂直市場進(jìn)行測試。

提供者真正計(jì)劃什么？

“垂直市場”一詞揭示了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)提供商如何從2020年起收回投資：新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域與5G的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，可以有各種所謂的特殊服務(wù)，例如在專家稱為“網(wǎng)絡(luò)切片”的過程中，最終將5G網(wǎng)絡(luò)劃分為各種虛擬子網(wǎng)絡(luò)，而這些虛擬子網(wǎng)可以單獨(dú)銷售。

在虛擬子網(wǎng)可以單獨(dú)銷售的情況下，當(dāng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以無處不在和無限制地接入的情況下，將可以催生一些新的商業(yè)模式，客戶不再只是接入互聯(lián)網(wǎng)并為此付費(fèi)，如果他們需要使用智能家居應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)議或自主駕駛之類的服務(wù)，那么他們也可能需要為這些特殊服務(wù)付費(fèi)。而內(nèi)容提供商和互聯(lián)網(wǎng)公司也有可能需要向網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商付費(fèi)，使自己的產(chǎn)品可以使用特殊要求的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（例如高帶寬或低延遲時(shí)間），內(nèi)容提供商與最終用戶交易的商業(yè)模式將可能轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商雙重利潤交易的模式。

不過，這種模式會(huì)面臨很多問題：首先，這種商業(yè)模式將違反許多國家對于網(wǎng)絡(luò)中立性的規(guī)定，例如在歐盟，這也就是為什么電信行業(yè)要在BEREC（歐洲電子通信監(jiān)管機(jī)構(gòu)主體）發(fā)表一份名為“5G宣言”的文件。這份文件或多或少是公然地企圖向監(jiān)管機(jī)構(gòu)施加壓力，以避免對網(wǎng)絡(luò)中立性規(guī)定過于嚴(yán)格。在宣言中電信行業(yè)警告說：目前的網(wǎng)絡(luò)中立性指導(dǎo)原則導(dǎo)致5G的投資回報(bào)率產(chǎn)生了很大的不確定性。因此，5G的投資可能會(huì)被延遲，除非監(jiān)管者采取有利于創(chuàng)新的態(tài)度并堅(jiān)持下去。

如果電信部門的計(jì)劃得以實(shí)現(xiàn)，那么未來的網(wǎng)絡(luò)世界會(huì)是什么樣的呢？網(wǎng)絡(luò)中立活動(dòng)家托馬斯·林寧格在一個(gè)網(wǎng)站上發(fā)表了自己的意見，他認(rèn)為這將是網(wǎng)絡(luò)中立支持者最不愿意見到的情況，因?yàn)榻鐣r(shí)使用互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)和使用付費(fèi)電視一樣。

中止特殊服務(wù)

不過，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的這種企圖不容易“得逞”，以歐盟為例，BEREC已經(jīng)明確指出，相關(guān)的國家網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)該非常仔細(xì)地檢查網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的特殊服務(wù)是否違反網(wǎng)絡(luò)中立性原則，特別是現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)框架內(nèi)提供的服務(wù)在稍后階段不應(yīng)該被劃分為特殊服務(wù)。

以電話通信領(lǐng)域的服務(wù)為例，BEREC認(rèn)為“LTE語音”服務(wù)是可以被當(dāng)作特殊服務(wù)的，但另一方面，Skype則不能被認(rèn)為是一種特殊的服務(wù)。類似的要求也將適用于視頻流領(lǐng)域：提供商可以提供像有線電視一樣以廣播的形式服務(wù)的視頻流服務(wù)，并將其分類為特殊服務(wù)收費(fèi)，但是不能將像Netflix和YouTube這些目前互聯(lián)網(wǎng)的視頻點(diǎn)播服務(wù)歸類為特殊服務(wù)，這意味著網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商不能夠因?yàn)槟承┓?wù)對于網(wǎng)絡(luò)的要求較高而要求收取額外的費(fèi)用。

對于網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商來說，當(dāng)然是對BEREC的這一決定有所保留。當(dāng)我們聯(lián)系德國電信時(shí)，該公司的發(fā)言人告訴我們，對網(wǎng)絡(luò)中立性的嚴(yán)格要求會(huì)影響創(chuàng)新的商業(yè)模式，特別是在工業(yè)應(yīng)用方面。根據(jù)該公司說法，它正在等待國家監(jiān)管機(jī)構(gòu)審查的結(jié)果。而O2的母公司西班牙電信也表達(dá)了類似的意見，沃達(dá)豐則表示不想對BEREC的決定發(fā)表評論。

UMTS和WLAN

5G網(wǎng)絡(luò)未來的發(fā)展除了可能危害網(wǎng)絡(luò)的中立性之外，其他地方也有一些麻煩。例如，通往5G道路上的第一步將是擴(kuò)展LTE標(biāo)準(zhǔn)，這有可能導(dǎo)致目前使用的移動(dòng)通信技術(shù)成為犧牲品。

5G開發(fā)者正在關(guān)注的是2GHz和5GHz這兩個(gè)頻段，而這兩個(gè)頻段目前是UMTS和WLAN所使用的。要確保5G網(wǎng)絡(luò)的高覆蓋率，確保未來網(wǎng)絡(luò)無處不在，這兩個(gè)頻段是必需的。同時(shí)，額外的頻率將被用于逐步將LTE帶寬引導(dǎo)到5G級別上，而不必重建整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。

這是否意味著UMTS已經(jīng)到了窮途末路？一些網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商確實(shí)已經(jīng)開始動(dòng)了停用它的念頭。根據(jù)相關(guān)的文件顯示，部分提供商正在考慮相關(guān)的商業(yè)行動(dòng)，這意味著許多不支持LTE的智能手機(jī)將可能受到影響。

WLAN的前途似乎沒有那么大的問題，因?yàn)?GHz頻帶是公共領(lǐng)域，每個(gè)運(yùn)營商都可以使用它而不需要許可證，理論上這排除了WLAN將被停用的可能性。然而，目前WLAN使用這一頻段工作可以受到較少的干擾，而未來該頻段將變得有點(diǎn)擁擠。將到來的LTE擴(kuò)展功能，例如LTE-U（為美國、中國和印度準(zhǔn)備的）和LAA-LTE（為歐洲和日本準(zhǔn)備的）都將使用5 Hz頻段發(fā)送LTE信號。

根據(jù)媒體報(bào)道，在CeBIT 2016上，WLAN路由器行業(yè)表示了對LTE Advanced Pro擴(kuò)展功能的疑慮，他們認(rèn)為將可能會(huì)導(dǎo)致5GHz WLAN路由器無法不間斷地運(yùn)行，路由器制造商AVM向CHIP表示，這種擔(dān)心是基于以下事實(shí)：尚未有任何實(shí)際測試表明LTE擴(kuò)展功能不會(huì)阻礙WLAN。

然而，目前正在研究的5G無線電技術(shù)可能對AVM的新商業(yè)模式構(gòu)成更大的威脅。5G發(fā)射機(jī)在非常高和尚未使用的頻率上發(fā)射信號，因此盡管它們具有極高的帶寬，但其范圍將非常有限。AVM發(fā)言人對CHIP表示，由于未來的5G網(wǎng)絡(luò)，幾乎每個(gè)路燈都必須安裝一個(gè)發(fā)射器，然后所有的無線電桅桿將使用光纖連接到主干。如果無線設(shè)備最終可以連接到房子前面的路燈，那么誰還會(huì)需要由像AVM公司制造的這些WLAN路由器呢？

今天所知的互聯(lián)網(wǎng)將會(huì)消失

5G最終是否影響網(wǎng)絡(luò)中立性原則或者對UMTS和WLAN造成危害尚不可定言，但有一件事是肯定的：5G即將到來，無論我們喜歡還是不喜歡。引用華為專家萊姆克先生的話，我們今天所知道的互聯(lián)網(wǎng)，也將因此消失。